DE19605097A1

DE19605097A1 - Encapsulated contact material and manufacturing method for this and manufacturing method and method of use for an encapsulated contact

Info

Publication number: DE19605097A1
Application number: DE19605097A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Yamamoto; Masanori Ozaki; Takeshi Hirasawa; Yoshikazu Ohashi
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 1996-08-14
Also published as: US5892424A; GB2297867B; GB2297867A; GB9602707D0

Description

Background of the Invention Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein eingekapseltes Kontaktmaterial und ein Herstellungsverfahren hierfür, und sie betrifft ein Herstellungsverfahren und ein Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt, und insbesondere betrifft sie ein eingekapseltes Kontaktmaterial, das geringeren Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges unterliegt, das eine zufriedenstellende Betriebslebensleistung aufweist, und das zur kostengünstigen Herstellung befähigt ist.The present invention relates to an encapsulated Contact material and a manufacturing process therefor, and them relates to a manufacturing process and a use process for an encapsulated contact, and particularly concerns it an encapsulated contact material, the less fluctuations the contact resistance during the switching process, which has a satisfactory operational life, and that is capable of inexpensive production.

State of the art

Ein eingekapselter Kontakt, der für einen Schutzrohrschalter oder dergleichen verwendet wird, ist derart aufgebaut, daß ein eingekapseltes Kontaktmaterial z. B. zusammen mit einem N₂-Gas in einem abgedichteten Behälter eingekapselt ist, der z. B. aus Glas oder dergleichen ausgebildet ist.An encapsulated contact that is for one Protection tube switch or the like is used is such built that an encapsulated contact material z. B. together encapsulated with an N₂ gas in a sealed container is the z. B. is made of glass or the like.

Bei weitverbreiteten herkömmlichen eingekapselten Kontaktmaterialien ist ein Kontaktsubstrat z. B. aus Fe-Ni- Legierung ausgebildet, und dessen Oberfläche ist mit Rh oder Ru, die als Kontaktmantelschicht dienen, beschichtet. Rh, Ru usw. werden oft verwendet, weil sie sehr harte, hochschmelzende Metalle sind, die eine gute elektrische Leitfähigkeit und Verschleißbeständigkeit aufweisen. With widely used conventional encapsulated Contact materials is a contact substrate e.g. B. from Fe-Ni Alloy, and its surface is covered with Rh or Ru, which serve as a contact sheath layer. Rh, Ru etc. are often used because they are very hard, high-melting Are metals that have good electrical conductivity and Have wear resistance.

Diese herkömmlichen eingekapselten Kontaktmaterialien werden derart ausgebildet, daß zunächst eine Zwischenschicht auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird, indem z. B. die Substratoberfläche mit einem Metall, wie etwa Ag, Au oder Cu galvanisch überzogen wird, und indem dann eine Kontaktmantelschicht auf der Zwischenschicht ausgebildet wird, indem diese mit Rh oder Ru überzogen wird. Die Zwischenschicht dient der verbesserten Haftung zwischen dem Kontaktsubstrat und der Kontaktmantelschicht, und sie dient der Verhinderung der Diffusion von Rh oder Ru aus der Kontaktmantelschicht in das Kontaktsubstrat während des Schaltvorganges des Kontaktes.These conventional encapsulated contact materials are formed in such a way that first an intermediate layer the surface of the contact substrate is formed by z. B. the substrate surface with a metal such as Ag, Au or Cu is electroplated, and then by one Contact cladding layer is formed on the intermediate layer, by covering it with Rh or Ru. The intermediate layer serves the improved adhesion between the contact substrate and the contact cladding layer, and it serves to prevent the Diffusion of Rh or Ru from the contact cladding layer into the Contact substrate during the switching process of the contact.

Die Verwendung von Rh oder Ru, das ein teures Metall ist, verleiht den oben aufgeführten eingekapselten Kontaktmaterialien jedoch hohe Materialkosten, wodurch ein Problem der wirtschaftlichen Effizienz aufgeworfen wird.The use of Rh or Ru, which is an expensive metal, gives the encapsulated contact materials listed above however, high material costs, which creates a problem of economic efficiency is raised.

Kürzlich wurden daher eingekapselte Kontaktmaterialien zu einem niedrigen Preis vorgeschlagen, die - ähnlich den herkömmlichen - Fe-Ni-Legierungen oder dergleichen für das Kontaktsubstrat verwenden, und die ein hochschmelzendes Metall wie etwa Mo, W oder eine Legierung davon für die Kontaktmantelschicht verwenden.Encapsulated contact materials have therefore recently been added proposed a low price, which - similar to the conventional - Fe-Ni alloys or the like for that Use contact substrate, and that is a high-melting metal such as Mo, W or an alloy thereof for the Use a contact layer.

Die Kontaktmantelschichten der vorgenannten eingekapselten Kontaktmaterialien weisen unter anderen wesentlichen Eigenschaften für die Kontaktmantelschicht vorteilhafte Eigenschaften, wie etwa einen hohen Schmelzpunkt, eine große Härte und eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Jedoch ist herausgefunden worden, daß sich die Materialien dieser Art auf die folgende Weise verhalten.The contact cladding layers of the aforementioned encapsulated Contact materials have among other things essential Properties advantageous for the contact cladding layer Properties such as a high melting point, a large one Hardness and high electrical conductivity. However is it has been found that the materials of this type are based on behave the following way.

Im Falle eines Materials, dessen Kontaktmantelschicht aus W ausgebildet ist, kann z. B. ein Kontaktbetriebstest, der auf einem wiederholten Schaltvorgang bei 10 Hz beruht, wesentliche Schwankungen des Kontaktwiderstandes oder die häufige Erzeugung von intensiven Bogenentladungen in der Kontaktmantelschicht offenbaren. Wenn das eingekapselte Kontaktmaterial erhöhten Schwankungen des Kontaktwiderstandes unterliegt, neigt der Kontaktwiderstand des eingekapselten Kontaktes während des Schaltvorganges zu Fluktuation, und nebenbei steigt die Wärmeabgabe des eingekapselten Kontaktes an. Als Ergebnis wird das Betriebsleben des eingekapselten Kontaktes verkürzt und schwankt wesentlich, so daß die Zuverlässigkeit des Kontaktes beim tatsächlichen Gebrauch gesenkt wird.In the case of a material whose contact cladding layer is made of W is trained, z. B. a contact operation test based on a repeated switching operation at 10 Hz, essential Fluctuations in the contact resistance or the frequent generation of intense arc discharges in the contact cladding layer reveal. If the encapsulated contact material increased The contact resistance is subject to fluctuations Contact resistance of the encapsulated contact during the Switching process to fluctuation, and by the way increases Heat emission from the encapsulated contact. As a result shortens the life of the encapsulated contact and fluctuates significantly, so the reliability of the contact is lowered during actual use.

Man nimmt an, daß diese Probleme entstehen, weil die Kontaktmantelschicht, die aus Mo, W oder einer Legierung davon ausgebildet ist, keine zufriedenstellende Verschleißbeständigkeit aufweist und die Bogeneigenschaften des Kontaktes erniedrigt. Ein anderer Grund liegt darin, daß Mo, W und deren Legierungen an der offenen Luft alle oxidationsempfindlich sind, so daß sich leicht auf der Oberfläche des Metalls eine elektrisch isolierender Oxidfilm ausbildet.It is believed that these problems arise because of the Contact cladding layer made of Mo, W or an alloy thereof trained, not a satisfactory one Has wear resistance and the bow properties of the Contact lowers. Another reason is that Mo, W and their alloys in the open air all are sensitive to oxidation, so that easily on the Surface of the metal is an electrically insulating oxide film trains.

In einigen Fällen hat sich der Oxidfilm bereits auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht (Mo oder W) des oben genannten Kontaktmaterials ausgebildet, wenn das Material an der offenen Luft gehandhabt wird, bevor es in dem abgedichteten Behälter eingekapselt wird. Wenn darüber hinaus die Oberfläche der Abdichtfläche eines Endabschnittes eines Kontaktsubstrats vor der Einkapselung oxidiert ist, kann die Kontaktmantelschicht möglicherweise gleichzeitig oxidiert werden, wobei sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche ausbildet, die dem oben genannten Endabschnitt des Kontaktsubstrates entspricht.In some cases, the oxide film is already on the Surface of the contact cladding layer (Mo or W) of the above mentioned contact material formed when the material on the open air is handled before it is sealed in the Container is encapsulated. If moreover the surface the sealing surface of an end portion of a contact substrate before the encapsulation is oxidized, the contact cladding layer may be oxidized at the same time, with a Oxide film forms on the surface that the above End section of the contact substrate corresponds.

Mikroskopisch weist der Oxidfilm eine Struktur auf, bei der die Oxidpartikel in der Oberfläche der Kontaktmantelschicht verteilt sind. Wenn der eingekapselte Kontakt, der ein eingekapseltes Kontaktmaterial aufweist, das darin eingeschlossen ist, dessen Oberfläche sich in diesem Zustand befindet, einem wiederholten Schaltvorgang unterworfen wird, wandern oder bewegen sich die Oxidpartikel, und sie konzentrieren sich in dem Bereich, wo sie mikroskopisch in tatsächlichem Kontakt miteinander sind. Daher nimmt man an, daß das Material, das den ausgebildeten Oxidfilm auf seiner Kontaktmantelschicht aufweist, in den vorgenannten Betriebslebenseigenschaften verschlechtert wird.Microscopically, the oxide film has a structure in which the oxide particles in the surface of the contact cladding layer are distributed. If the encapsulated contact, the one encapsulated contact material, the therein is included, the surface of which is in this state is subjected to a repeated switching operation, the oxide particles migrate or move, and they focus in the area where they're microscopic in are actually in contact with each other. Therefore, it is believed that the material that has the formed oxide film on it Has contact jacket layer in the aforementioned Operational life characteristics is deteriorated.

Normalerweise unterliegt der eingekapselte Kontakt dem Schaltvorgang mit einer an ihm angelegten Spannung (Stromstärke). Usually the encapsulated contact is subject to that Switching process with a voltage applied to it (Current).

Allgemein kann jedoch ein Schnappen auf der belasteten Seite während der Verwendung von elektrischen Ausrüstungen hervorgerufen werden. In einem solchen Fall schreitet der Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes ohne das Anlegen jedweder Spannung (Stromstärke) fort. Selbst wenn das Schnappen z. B. durch die Erschöpfung einer Licht emittierenden Diode oder dergleichen hervorgerufen wird, die an den eingekapselten Kontakt angeschlossen ist, wird der Kontakt einem wiederholten belastungsfreien Schaltvorgang unterzogen.In general, however, a snap on the loaded one Side while using electrical equipment are caused. In such a case, the Switching process of the encapsulated contact without applying any voltage (current) away. Even if the snap e.g. B. by the exhaustion of a light emitting diode or the like is caused, which on the encapsulated Contact is connected, the contact will be repeated subjected to load-free switching operation.

Insbesondere im Falle eines Schutzrohrschalters arbeitet dessen Schaltmagnet sogar in unbelastetem Zustand, so daß es eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür gibt, daß dessen eingekapseltes Material zum Eingehen von Schaltvorgängen in unbelasteten Zustand gezwungen wird.Works especially in the case of a protective tube switch whose switching magnet even in the unloaded state, so that it there is a high probability that its encapsulated material for switching operations in unloaded state is forced.

Im Falle eines eingekapselten Kontaktes, der ein eingekapseltes Kontaktmaterial darin aufweist, dessen Kontaktmantelschicht aus Mo, W oder dessen Legierungen ausgebildet ist, verursacht der wiederholte Schaltvorgang im unbelasteten Zustand einen Anstieg des Kontaktwiderstandes, wodurch die Stabilität und die Zuverlässigkeit des resultierenden Schalters erniedrigt werden. Die oben genannten Probleme neigen besonders in dem Falle zum Auftreten, in dem sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht des eingekapselten Kontaktmaterials ausgebildet hat.In the case of an encapsulated contact, the one has encapsulated contact material therein, the Contact jacket layer made of Mo, W or its alloys is formed, causes the repeated switching in unloaded condition an increase in contact resistance, whereby the stability and reliability of the resulting switch are lowered. The above Problems tend to occur particularly in the case where there is an oxide film on the surface of the contact cladding layer of the encapsulated contact material.

Um die oben genannten Probleme der eingekapselten Kontaktmaterialien, deren Kontaktmantelschicht aus Mo, W oder deren Legierungen ausgebildet ist, zu lösen, haben die Erfinder hiervon eine Anmeldung für ein eingekapseltes Kontaktmaterial (Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 4-19885) ausgearbeitet und angemeldet, in der eine Kontaktmantelschicht ausgebildet wird, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrats mit einem Material beschichtet wird, das hauptsächlich aus Mo, W, Re, Nb oder Ta besteht, und in der eine die Oxidation verzögernde, elektrisch leitende dünne Schicht aus Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Ag oder Au auf der Mantelschicht ausgebildet wird.To encapsulate the above problems Contact materials, the contact sheath layer of Mo, W or the inventors have to solve their alloys of which a registration for an encapsulated contact material (Japanese Patent Application, Publication No. 4-19885) elaborated and registered in which a contact sheath layer is formed by the surface of a contact substrate is coated with a material mainly made of Mo, W, Re, Nb or Ta, and in one the oxidation retarding, electrically conductive thin layer of Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Ag or Au is formed on the cladding layer.

Im Falle dieses eingekapselten Kontaktmaterials verringert die die Oxidation verzögernde leitfähige dünne Schicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht die Möglichkeit der Ausbildung eines Oxidfilms, der anders hervorgerufen werden könnte, wenn das Material in dem abgedichteten Behälter eingekapselt wird. Daher unterliegt das eingekapselte Kontaktmaterial dieser Sorte weniger Schwankungen im Hinblick auf dessen anfänglichen Kontaktwiderstand.Reduced in the case of this encapsulated contact material the conductive thin layer on the Surface of the contact cladding the possibility of Formation of an oxide film that is caused differently could if the material in the sealed container is encapsulated. Therefore, the encapsulated is subject Contact material of this type has fewer fluctuations in view on its initial contact resistance.

Trotz der eingeschränkten Schwankungen beim anfänglichen Kontaktwiderstand erfreut sich das eingekapselte Kontaktmaterial, das oben beschrieben ist, jedoch nicht immer einer guten Schweißbeständigkeit und einer zufriedenstellenden Bogenbeständigkeit, in Anbetracht des Erfordernisses eines verlängerten Betriebslebens nach der anfänglichen Inbetriebnahme. Demgemäß sollten diese Eigenschaften des Kontaktmaterials weiter verbessert werden. Um diesem Erfordernis zu genügen, haben die Erfinder hiervon eine Anmeldung (Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 6-39114) für ein eingekapseltes Kontaktmaterial ausgearbeitet und angemeldet, in der eine Kontaktmantelschicht durch Beschichten der Oberfläche eines Kontaktsubstrats mit einem Material ausgebildet wird, das aus einer Matrix zusammengesetzt ist, die aus wenigstens einem hochschmelzenden Metall ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt wird, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, und die mit wenigstens einem Element dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th und Rb oder eine Oxid davon umfaßt, und für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, bei dem die Kontaktmantelschicht mit Spuren von Elementen, wie etwa Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr usw. dotiert ist.Despite the limited fluctuations in the initial Contact resistance enjoys the encapsulated Contact material described above, but not always good sweat resistance and satisfactory Bow resistance, considering the need for one extended operating life after the initial Installation. Accordingly, these properties of the Contact material can be further improved. To meet this requirement To be sufficient, the inventors have an application (Japanese Patent Application, Publication No. 6-39114) for an encapsulated contact material prepared and registered, in which a contact jacket layer by coating the Surface of a contact substrate formed with a material that is composed of a matrix that consists of at least one refractory metal is formed, the is selected from a group consisting of Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W comprises, and which is doped with at least one element, the is selected from a group consisting of Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th and Rb or an oxide thereof, and for a encapsulated contact material in which the contact sheath layer with traces of elements such as Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr etc. is doped.

In den Fällen dieser eingekapselten Kontaktmaterialien haben die Elemente, die Li K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb usw. umfassen, die in der Matrix der Kontaktmantelschicht enthalten sind, geringe Arbeitsfunktionen. Bei einer Kontaktmantelschicht, die mit diesen Elementen dotiert ist, ist die Erzeugung eines Bogens während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes makroskopisch einheitlich, so daß die Freilegung des Kontaktsubstrates an dem unteren Teil der Kontaktschicht verzögert wird. Daher wird das Betriebsleben des Materials verlängert. In the case of these encapsulated contact materials have the elements that Li K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb, etc. included in the matrix of Contact sheath layer are included, low work functions. In the case of a contact cladding layer doped with these elements is the creation of an arc during the switching process of the encapsulated contact macroscopically uniform, so that the exposure of the contact substrate on the lower part of the Contact layer is delayed. Therefore, the operational life of the Material extended.

Mikroskopisch jedoch, erzeugt der Bogen infinitesimale Einbuchtungen, die sich über die gesamte Oberfläche der Kontaktmantelschicht hinweg ausbilden, und diese Einbuchtungen vermögen die Kontaktfläche zwischen den Kontaktmantelschichten zu verändern, oder diese können sich ineinander verzahnen, was zu Schaltversagen (Sperren) führt. Daher kann das Betriebsleben des Materials möglicherweise verkürzt werden.Microscopically, however, the arch produces infinitesimal Indentations that cover the entire surface of the Form contact jacket layer away, and these indentations capable of the contact area between the contact cladding layers to change, or these can interlock what leads to switching failure (blocking). Therefore, the operational life of the material may be shortened.

Im Falle der Kontaktmantelschicht, die desweiteren die Spurenelemente einschließlich Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr, usw. enthält, sind die Spurenelemente mit den Zusatzelementen wie etwa Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb usw. legiert, wodurch die Verdampfung der Zusatzelemente und dergleichen eingeschränkt wird. Obwohl dieses Verhalten den Effekt sicher stellt, daß die Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes vermindert werden, kann man sich nicht erhoffen, daß die Betriebslebensleistung sehr viel besser als diejenige des Materials ist, das keines der Spurenelemente enthält. Im Falle eines eingekapselten Kontaktes, der das eingekapselte Kontaktmaterial umfaßt, dessen Kontaktmantel schicht mit den Spurenelementen dotiert ist, tritt darüber hinaus insofern ein Problem auf, als daß die Schwankungen der Betriebslebensleistung der eingekapselten Kontakte, die in verschiedenen Produktionschargen hergestellt wurden, wesentlich sind, d. h. die Stabilität der Produktqualität ist gering.In the case of the contact cladding layer, the further the Trace elements including Mg, Pb, Sn, Zn, Bi, Ag, Cd, Al, Contains Si, Zr, Ti, Co, Ta, Fe, Mn, Cr, etc. Trace elements with additional elements such as Li, K, Ce, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Y, La, Sc, Th, Rb etc. alloyed, making the Evaporation of the additional elements and the like is restricted becomes. Although this behavior ensures that the Fluctuations in the contact resistance during the switching process of the encapsulated contact can be reduced do not hope that the operating life performance much better than that of the material that is not one of the trace elements contains. In the case of an encapsulated contact that the encapsulated contact material, the contact jacket layer doped with the trace elements occurs over it a problem in that the fluctuations of the Operating lifetime of the encapsulated contacts that are in different production batches were manufactured, essential are, d. H. the stability of the product quality is low.

Objects and summary of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das sich einer besseren Betriebslebensleistung erfreut, und das weniger Schwankungen des Kontaktwiderstandes unterliegt, als das eingekapselte Kontaktmaterial, das in der Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 6-39114 beschrieben ist.An object of the present invention is Providing an encapsulated contact material that is enjoys a better operational lifespan, and less so Fluctuations in contact resistance are subject to that encapsulated contact material used in Japanese Patent application with publication no. 6-39114 is.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das weniger Schwankungen in den Eigenschaften zwischen den Produktionschargen unterliegt, und das sich deshalb einer stabilen Betriebslebensleistung erfreut.Another object of the invention is to provide an encapsulated contact material that has fewer fluctuations in the properties between the production batches, and that is why a stable operating life performance pleased.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines eingekapselten Kontaktmaterials, das Rh, Ru oder andere teure Materialien minimal verwendet, wobei eine kostengünstige Herstellung sichergestellt wird.Yet another object of the invention is Providing an encapsulated contact material, the Rh, Ru or other expensive materials used minimally, one inexpensive manufacture is ensured.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für ein eingekapseltes Kontaktmaterial, durch das die Zusammensetzung, die Oberflächenkonfiguration und die Struktur einer Kontaktmantelschicht so stabilisiert sind, daß die Betriebslebensleistung des Materials stetig ist.Another object of the invention is to provide a manufacturing process for an encapsulated Contact material through which the composition that Surface configuration and the structure of a Contact jacket layer are stabilized so that the Operational life of the material is steady.

Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens und eines Verwendungsverfahrens für einen eingekapselten Kontakt, bei dem sich der Kontaktwiderstand nicht verschlechtern kann, obwohl sich z. B. ein Oxidfilm auf der Oberfläche einer Kontaktmantelschicht eines eingekapseltem Kontaktmaterials ausbildet, oder obwohl Schaltvorgänge in unbelastetem Zustand wiederholt auftreten.An additional object of the invention is that Provision of a manufacturing process and Encapsulated contact usage method in which the contact resistance cannot deteriorate, though z. B. an oxide film on the surface of a Contact sheath layer of an encapsulated contact material trains, or although switching operations in an unloaded state occur repeatedly.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial A bezeichnet) zur Verfügung gestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die ausgebildet wird, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrates bedeckt wird, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, wobei die Matrix mit 0,5 bis 50 Atom-% wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.In order to solve the above-mentioned tasks, according to the present invention an encapsulated contact material (hereinafter referred to as contact material A) provided, which comprises at least one contact cladding layer, the is formed by the surface of a contact substrate is covered, the contact cladding layer being an essential one Comprises matrix, which is formed from at least one element, which is selected from a group consisting of Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W comprises, wherein the matrix with 0.5 to 50 atom% at least one Element is doped, which is selected from a group, the Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi, and wherein the contact cladding layer has a thickness of 0.1 µm or more having.

Gemäß der Erfindung, wird darüber hinaus ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial B bezeichnet) bereitgestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrates ausgebildet wurde, wobei die Kontaktmantelschicht eine wesentliche Matrix umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, wobei die Matrix mit 0,1 bis 50 Mol-% eines Oxides wenigstens eines Elementes dotiert ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die Kontaktmantelschicht eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweist.According to the invention, moreover, an encapsulated Contact material (hereinafter referred to as contact material B) provided which comprises at least one contact cladding layer, by covering the surface of a contact substrate was formed, the contact cladding layer comprises essential matrix consisting of at least one element is formed, which is selected from a group that Mo, Zr, Comprises Nb, Hf, Ta and W, the matrix being 0.1 to 50 mol% an oxide of at least one element doped from a group is selected, the Zn, Cd, Hg Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi, and wherein the contact cladding layer has a thickness of 0.1 µm or more.

Gemäß der Erfindung wird des weiteren ein eingekapseltes Kontaktmaterial (hiernach als Kontaktmaterial C bezeichnet) bereitgestellt, das wenigstens eine Kontaktmantelschicht umfaßt, die durch Bedecken der Oberfläche eines Kontaktsubstrats ausgebildet wurde, wobei die Kontaktmantelschicht wenigstens eine laminierte Struktur aufweist, die wenigstens eine untere Schicht umfaßt, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, und aus wenigstens einer oberen Schicht, die aus wenigstens einem Element ausgebildet ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt, und wobei die untere und die obere Schicht jeweils eine Dicke von 0,1 µm oder mehr aufweisen.According to the invention, furthermore, an encapsulated Contact material (hereinafter referred to as contact material C) provided which comprises at least one contact cladding layer, by covering the surface of a contact substrate was formed, the contact cladding layer at least has a laminated structure having at least one lower one Layer comprising formed from at least one element is selected from a group consisting of Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W, and at least one upper layer, which is composed of is formed at least one element from a group is selected, the Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi, and wherein the lower and upper layers each have a thickness of 0.1 µm or more.

Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial zur Verfügung gestellt, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials A oder B auf der Oberfläche des Kontaktsubstrats umfaßt, wobei die Temperatur des Kontaktsubstrats innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert wird.According to the invention, a Manufacturing process for an encapsulated contact material for Provided the formation of the contact cladding layer of the contact material A or B on the surface of the Contact substrate comprises, the temperature of the Contact substrates within the range of 300 to 900 ° C is controlled.

Gemäß der Erfindung wird darüber hinaus ein Herstellungsverfahren für ein eingekapseltes Kontaktmaterial zur Verfügung gestellt, das das Ausbilden der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials C auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates auf eine Weise umfaßt, derart, daß die Temperatur des Kontaktsubstrats innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C gesteuert wird, wenn die untere Schicht ausgebildet wird, und innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C, wenn die obere Schicht ausgebildet wird. According to the invention, a Manufacturing process for an encapsulated contact material for Provided the formation of the contact cladding layer of the contact material C on the surface of the contact substrate in a manner such that the temperature of the Contact substrates within the range of 300 to 600 ° C is controlled when the lower layer is formed, and within the range of 50 to 500 ° C if the upper Layer is formed.

Gemäß der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt zur Verfügung gestellt, das das Einkapseln eines eingekapselten Kontaktmaterials zusammen mit einem inerten Gas in einem abgedichteten Behälter umfaßt, und das elektrische Entladen des eingekapselten Kontaktmaterials.According to the invention, a manufacturing method for provided an encapsulated contact that the Encapsulating an encapsulated contact material together with an inert gas in a sealed container, and the electrical discharge of the encapsulated contact material.

Darüber hinaus wird gemäß der Erfindung ein Verwendungsverfahren für einen eingekapselten Kontakt zur Verfügung gestellt, der das elektrische Entladen eines eingekapselten Kontaktmaterials vor oder während der Verwendung eines eingekapselten Kontaktes umfaßt, der aus einem eingekapselten Kontaktmaterial ausgebildet ist, das zusammen mit einem inertem Gas in einem abgedichteten Behälter eingekapselt ist.In addition, according to the invention Encapsulated Contact Usage Method Provided the electrical discharge of a encapsulated contact material before or during use of an encapsulated contact comprising one encapsulated contact material is formed, which together with an inert gas encapsulated in a sealed container is.

Brief description of the drawings

Fig. 1 Ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials A gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a cross-sectional view of a contact material A according to the present invention;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials B gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a cross-sectional view of a contact material B according to the present invention;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktmaterials C gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a cross-sectional view of a contact material C according to the present invention;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden von Schutzrohrschaltern zeigt, die jeweils die Kontaktmaterialien nach Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 umfassen; Fig. 4 is a graph showing the relationship between the frequency of switching and the resistance at the electrodes of thermowell switches each comprising the contact materials of Example 2 and Comparative Example 1;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden von Schutzrohrschaltern jeweils nach Beispiel 202 und Vergleichsbeispiel 61 zeigt, und Fig. 5 is a graph showing the relationship between the frequency of the switching operation and the resistance at the electrodes of the protective tube switches respectively according to Example 202 and Comparative Example 61, and

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und dem Widerstand an den Elektroden zeigt, der beobachtet wird, wenn ein Schutzrohrschalter gemäß dem Beispiel 202 einem Hochbelastungslebensleistungstest unterzogen wird. Fig. 6 is a graph showing the relationship between the frequency of the switching operation and the resistance at the electrodes, which is observed when a reed switch 202 a high load life performance test is subjected according to the example.

Detailed description of the inventions

Ein Kontaktmaterial A wird zunächst beschrieben.A contact material A is first described.

Beim Kontaktmaterial A, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Kontaktmantelschicht 2A (die später erwähnt ist) ausgebildet, indem die Oberfläche eines Kontaktsubstrats 1 beschichtet wird.Upon contact material A, as shown in Fig. 1, a contact cladding layer 2 A (which is mentioned later) is formed by coating the surface of a contact substrate 1.

Das Material des Kontaktsubstrats 1 unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und es kann jede Substanz sein, die herkömmlicherweise als Substratmaterial für eingekapselte Kontakte verwendet wird. Z. B. können Fe, Ni, Co, Ni-Fe, Co-Fe- Nb, Co-Fe-V, Fe-Ni-Ni-Al-Ti, Fe-Co-Ni, Kohlenstoffstahl, Phosphorbronze, Nickelsilber, Messing, rostfreier Stahl, Cu-Ni- Sn, Cu-Ti usw. zu diesem Zweck in Anbetracht der Verminderung der Herstellungskosten verwendet werden.The material of the contact substrate 1 is not particularly limited, and it can be any substance that is conventionally used as a substrate material for encapsulated contacts. For example, Fe, Ni, Co, Ni-Fe, Co-Fe-Nb, Co-Fe-V, Fe-Ni-Ni-Al-Ti, Fe-Co-Ni, carbon steel, phosphor bronze, nickel silver, brass, stainless steel , Cu-Ni-Sn, Cu-Ti, etc. can be used for this purpose in view of the reduction in the manufacturing cost.

Die Kontaktmantelschicht 2A ist aus einer Legierungsmatrix (hierin später als Matrixmetall bezeichnet) und einem Zusatzelement oder -elementen zusammengesetzt. Das Matrixmetall kann aus wenigstens einem Metall ausgebildet sein, z. B. ein einfaches Metall, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt, oder es kann eine Legierung sein, wie etwa Hf-Nb, Hf-Ta, Hf-Mo, Hf-Zr, Hf-W, Mo-Nb, Mo-Ta, Mo-Zr, M-W, Nb-Ta, Nb-W, Nb-Zr, Ta-W, Ta-Zr oder W-Zr. Das/die Zusatzelement(e) kann/können wenigstens ein Element sein, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.The contact cladding layer 2 A is composed of an alloy matrix (hereinafter referred to as matrix metal) and an additional element or elements. The matrix metal can be formed from at least one metal, e.g. B. a simple metal selected from a group comprising Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W, or it may be an alloy such as Hf-Nb, Hf-Ta, Hf-Mo, Hf- Zr, Hf-W, Mo-Nb, Mo-Ta, Mo-Zr, MW, Nb-Ta, Nb-W, Nb-Zr, Ta-W, Ta-Zr or W-Zr. The additional element (s) can be at least one element selected from a group comprising Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi.

Da alle die oben genannten Matrixmetalle, die die Matrix der Kontaktmantelschicht 2A ausmachen können, einen hohen Schmelzpunkt und eine große Härte aufweisen, dienen sie der Verstärkung der Verschleißbeständigkeit der Kontaktmantel schicht.Since all have the abovementioned matrix metals which may constitute the matrix of the contact 2 A coat layer, a high melting point and high hardness, they serve to reinforce the wear resistance of the contact coat layer.

Die Zusatzelemente, die in der Matrix enthalten sind, stabilisieren den Kontaktwiderstand der Kontaktmantelschicht während des Schaltvorganges, und sie sorgen für eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit und der Oxidationsbeständigkeit. Dies beruht auf den folgenden Gründen, wie jedoch nicht definitiv angenommen wird. The additional elements contained in the matrix stabilize the contact resistance of the contact cladding layer during the switching process and they ensure a Improve wear resistance and Resistance to oxidation. This is due to the following reasons however, as is not definitely assumed.

Die oben genannten Zusatzelemente haben niedrigere Schmelz- und Siedepunkte, als diejenigen des Matrixmetalls. Daher wird angenommen, daß die Zusatzelemente frei aus der Matrix zur Oberfläche der Kontaktmantelschicht 2A hin wandern können, und daß sie z. B. zu der Oberfläche hin durch die elektrische Energiebelastung "ausgeschwitzt werden können", die während des Schaltvorganges des eingekapselten Kontaktes erzeugt wird, was zur Stabilisierung des Kontaktwiderstandes und der Bogeneigenschaften führt.The above additional elements have lower melting and boiling points than those of the matrix metal. Therefore, it is assumed that the additional elements can migrate freely from the matrix to the surface of the contact cladding layer 2 A, and that they can e.g. B. to the surface by the electrical energy load "which can be generated" during the switching process of the encapsulated contact, which leads to stabilization of the contact resistance and the arc properties.

Wenn der Sauerstoff in der Atmosphäre in der Kontaktmantelschicht durch dessen Oberfläche während der Ausbildung der Mantelschicht oder der Herstellung des eingekapselten Kontaktes zurückgehalten wird, nimmt man an, daß der zurückgehaltene Sauerstoff z. B. von den Zusatzelementen adsorbiert wird. Daher nimmt man an, daß der Sauerstoff von den Zusatzelementen aufgenommen wird, so daß das Matrixmetall der Kontaktmantelschicht am oxidiert werden gehindert wird, und daß sich kein isolierender Oxidfilm einfach auf der Oberfläche der Schicht auszubilden vermag.If the oxygen in the atmosphere in the Contact sheath through its surface during the Formation of the cladding layer or the manufacture of the encapsulated contact is held back, it is believed that the retained oxygen e.g. B. from the additional elements is adsorbed. Therefore, it is believed that the oxygen from the Additional elements is added so that the matrix metal Contact coat layer is prevented from being oxidized, and that there is no insulating oxide film simply on the surface of the Able to form a layer.

Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht ausbildet, ist es daher unwahrscheinlich, daß der Kontaktwiderstand leicht instabil wird, und die Stabilisierung der Bogeneigenschaften vermindert die Möglichkeit des Sperreffektes, so daß die Betriebslebensleistung verbessert wird.In contrast to the case where an oxide film is on the It is therefore the surface of the contact cladding layer unlikely that the contact resistance is slightly unstable is reduced, and the stabilization of the bow properties the possibility of locking effect, so that the Operational lifespan is improved.

In Anbetracht dieser Umstände sind die Zusatzelemente, damit sie ihre Funktionen erfüllen können, vorzugsweise als einfache Substanzen in dem Matrixmetall dispergiert, ohne daß sich während der Ausbildung der Kontaktmantelschicht 2A (die später genannt ist) intermetallische Verbindungen ausbilden.In view of these circumstances, the additional elements so that they can fulfill their functions, preferably as simple substances in the matrix metal dispersed without that form intermetallic compounds during the formation of the contact cladding layer 2 A (which is referred to later).

Bevorzugte Kombinationen des Matrixmetalls und der Zusatzelemente, welche die vorgenannte bevorzugte Kontaktmantelschicht 2A ausmachen, umfassen z. B. Mo-Bi, Mo-Cd, Mo-Mg, Mo-In, Mo-Pb; Nb-Bi, Nb-Hg, Nb-Pb; Ta-Bi, Ta-Mg; W-Bi, W- Cd, W-Ga, W-Mg, W-In, W-Pb, W-Sb, W-Sn, W-Zn usw.Preferred combinations of the matrix metal and the additive elements which make up the aforementioned preferred contact cladding layer 2 A, z include. B. Mo-Bi, Mo-Cd, Mo-Mg, Mo-In, Mo-Pb; Nb-Bi, Nb-Hg, Nb-Pb; Ta-Bi, Ta-Mg; W-Bi, W-Cd, W-Ga, W-Mg, W-In, W-Pb, W-Sb, W-Sn, W-Zn etc.

Der Gehalt an Zusatzelementen in der Kontaktmantelschicht 2A wird auf 0,5 bis 50 Atom-% eingestellt.The content of additional elements in the contact cladding layer 2 A is set to 0.5 to 50 atom%.

Wenn der Gehalt niedriger als 0,5 Atom-% ist, können die Zusatzelemente die oben genannten Effekte nicht in zufriedenstellender Weise hervorrufen, und der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges neigt dazu, instabil zu werden. Wenn der Gehalt höher als 50 Atom-% ist, wird andererseits der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2A so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit erniedrigt wird. Vorzugsweise reicht der Gehalt von 5 bis 30 Atom-%, noch bevorzugterer Weise reicht er von 10 bis 20 Atom-%.If the content is less than 0.5 atomic%, the additive elements cannot satisfactorily produce the above-mentioned effects, and the contact resistance during switching tends to become unstable. If the content is higher than 50 atomic%, the electric resistance of the contact cladding layer on the other hand 2 A so high that the electrical conductivity is lowered. Preferably, the content ranges from 5 to 30 atomic%, more preferably from 10 to 20 atomic%.

Die Dicke der Kontaktmantelschicht 2A wird auf 0,1 µm oder mehr eingestellt. Wenn die Schicht 2A dünner als 0,1 µm ist, fehlt es ihr an Verschleißbeständigkeit, und sie kann sich keiner zufriedenstellenden Betriebslebensleistung für den eingekapselten Kontakt erfreuen. Die obere Grenze für die Dicke der Kontaktmantelschicht 2A wird geeigneterweise in Anbetracht der Betriebsbedingungen und der Herstellungskosten des herzustellenden eingekapselten Kontaktes festgelegt. Wenn die Kontaktmantelschicht 2A zu dick gemacht wird, wenn sie gemäß dem Filmausbildungsverfahren ausgebildet wird, das später genannt wird, wird eine Oberfläche z. B. leicht rauh, so daß der Kontaktwiderstand zum Ansteigen neigt und daß die Filmausbildung erhöhte Kosten verursacht. Vorzugsweise wird daher die obere Grenze für die Dicke der Schicht 2A auf 100 µm eingestellt.The thickness of the contact cladding layer 2 A is set to 0.1 µm or more. If the layer 2 A is thinner than 0.1 µm, it lacks wear resistance and cannot enjoy a satisfactory operational life for the encapsulated contact. The upper limit for the thickness of the contact cladding layer 2 A is suitably determined in consideration of the operating conditions and the manufacturing cost of the produced encapsulated contact. When the contact is made cladding layer 2 A too thick when it is formed according to the film forming method that is mentioned later, a surface is z. B. slightly rough, so that the contact resistance tends to increase and that the film formation causes increased costs. Therefore, the upper limit is preferably set microns for the thickness of the layer A 2 on the 100th

In dieser Kontaktmantelschicht 2A können die Zusatzelemente in dem Matrixmetall einheitlich verteilt sein oder gemäß einem Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke.In this contact cladding layer 2 A, the additional elements may be distributed uniformly or according to a concentration gradient in the thickness direction in the matrix metal.

In dem Falle, in dem die Zusatzelemente gemäß dem Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke verteilt sind, wird die Konzentration der Zusatzelemente auf der Oberflächenseite der Kontaktmantelschicht 2A höher gemacht. Mit anderen Worten, die Zusatzelemente sind derart verteilt, daß die Matrixmetallkonzentration auf der Kontaktsubstratseite höher ist.In the case where the additional elements are distributed according to the concentration gradient in the direction of the thickness, the concentration of the additional elements on the surface side of the contact cladding layer 2 A is made higher. In other words, the additional elements are distributed in such a way that the matrix metal concentration is higher on the contact substrate side.

Wenn dieser Konzentrationsgradient in der Kontaktmantelschicht ausgebildet wird, liegt mehr hochschmelzendes, sehr hartes Matrixmetall anteilig in Richtung auf das Kontaktsubstrat 1 hin vor, so daß die Zähigkeitseigenschaften des eingekapselten Kontaktmaterials verbessert werden, um den Erhalt der Struktur der Kontaktmantelschicht zu erleichtern. Wie zuvor angegeben, ist die Konzentration der Zusatzelemente, die die genannten Effekte hervorrufen, auf der Oberflächenseite höher. Selbst wenn die Kontaktmantelschicht 2A z. B. mit Sauerstoff in Kontakt gerät und diesen einfängt, kann daher der Sauerstoff sofort zur Verhinderung der Oxidation des Matrixmetalls und des Fortschreitens der Oxidationsreaktion in den inneren Teil der Schicht aufgenommen werden. Daher kann sich kein Oxidfilm leicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht ausbilden, und der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges kann auf zufriedenstellendere Weise stabilisiert werden.If this concentration gradient is formed in the contact cladding layer, there is more high-melting, very hard matrix metal in proportion towards the contact substrate 1 , so that the toughness properties of the encapsulated contact material are improved in order to facilitate the preservation of the structure of the contact cladding layer. As previously stated, the concentration of the additional elements which produce the effects mentioned is higher on the surface side. Even if the contact cladding layer 2 A z. B. comes into contact with oxygen and captures this, the oxygen can therefore be taken up immediately to prevent the oxidation of the matrix metal and the progress of the oxidation reaction in the inner part of the layer. Therefore, an oxide film cannot easily form on the surface of the contact cladding layer, and the contact resistance during switching can be stabilized in a more satisfactory manner.

Der Konzentrationsgradient kann ein linearer sein. In dem Falle, in dem das Filmausbildungsverfahren (das später erwähnt wird) verwendet wird, macht jedoch ein abgestufter Konzentrationsgradient die Ausbildung leichter. Z.B. ist es bereits ausreichend, daß der Matrixmetallgehalt 50 bis 100 Atom-% (0 bis 49 Atom-% an Zusatzelementen) in dem Mantelschichtanteil auf der Kontaktsubstratseite und 0 bis 49 Atom-% (51 bis 100 Atom-% an Zusatzelementen) im Oberflächenanteil beträgt.The concentration gradient can be linear. By doing Case where the film education process (that mentioned later is used, but makes a graded one Concentration gradient makes training easier. E.g. is it already sufficient that the matrix metal content 50 to 100 atom% (0 to 49 atomic% of additional elements) in the cladding layer portion on the contact substrate side and 0 to 49 atomic% (51 to 100 Atomic% of additional elements) in the surface portion.

Selbst in dem Fall, in dem der oben genannte Konzentrationsgradient der Zusatzelemente in der Kontaktmantelschicht 2A ausgebildet wird, muß der Gehalt der Zusatzelemente auf den vorgenannten Wert, 0,5 bis 50 Atom-%, als Mittelwert eingestellt werden.Even in the case where the above-mentioned concentration gradient of the additive elements is formed in the contact 2 A coat layer, the content of the additive elements to the aforementioned value, 0.5 to 50 atomic%, can be set as the average value must.

Wenn die Kontaktmantelschicht 2A, die die vorgenannte Zusammensetzung aufweist, des weiteren mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert wird, kann der Ausgleich oder die Vereinheitlichung des erzeugten Bogens mittels eines unbekannten Mechanismus während dem Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes beschleunigt werden. Wenn in diesem Fall der Sauerstoffgehalt unterhalb 1 Atom-% liegt, werden die vorgenannten Effekte verringert. Wenn der Sauerstoffgehalt höher als 40 Atom-% liegt, wird andererseits der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2A so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit unausweichlich abgesenkt wird.If the contact cladding layer 2 A, which has the aforementioned composition, is further doped with 1 to 40 atomic% oxygen, the compensation or unification of the arc produced can be accelerated by means of an unknown mechanism during the switching process of the encapsulated contact. In this case, if the oxygen content is below 1 atomic%, the aforementioned effects are reduced. On the other hand, if the oxygen content is higher than 40 atomic%, the electrical resistance of the contact cladding layer 2 A becomes so high that the electrical conductivity is inevitably lowered.

Die Kontaktmantelschicht 2A kann eine einzelne Schicht sein oder eine laminierte Struktur, die aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt ist. The contact cladding layer 2 A may be a single layer or a laminated structure which is composed of a plurality of layers.

Gemäß den geläufig zur Verfügung stehenden Filmausbildungsverfahren, weist die ausgebildete Schicht unausweichlicherweise Nadel-Löcher auf. Je dünner jedoch die Schicht ausgebildet wird, um so mehr sind die erzeugten Nadel- Löcher vermindert. Daher können diese Nadel-Löcher in ihrer Anzahl vermindert werden, um die Kontakteigenschaften zu verbessern, indem die Kontaktmantelschicht 2A durch Laminieren oder durch Übereinanderschichten einer Mehrzahl von laminaren Schichten ausgebildet wird.In accordance with the commonly available film formation methods, the layer formed inevitably has pinholes. However, the thinner the layer is formed, the more the pinholes generated are reduced. Therefore, these needle holes may be reduced in order to improve the contact properties by the contact coat layer is 2 A is formed by laminating or stacking a plurality of laminar layers in number.

Die laminaren Schichten der laminierten Kontaktmantelschicht können aus demselben oder aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall können die einzelnen laminaren Schichten vollständig ihre jeweiligen Funktionen wahrnehmen.The laminar layers of the laminated Contact cladding layer can be the same or different Materials are designed. In the latter case, the individual laminar layers completely their respective Perform functions.

Bei dem eingekapselten Kontaktmaterial A kann eine Zwischenschicht zwischen dem Kontaktsubstrat 1 und der Kontaktmantelschicht 2A eingeschoben sein, um die Haftung zwischen den beiden zu erhöhen. Das intermediäre Material kann aus Ag, Al oder Au oder einer Legierung, die auf diesen Metallen beruht, ausgebildet sein. Diese Materialien sind aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Nachgiebigkeit vorteilhaft.In the encapsulated contact material A, an intermediate layer can be inserted between the contact substrate 1 and the contact cladding layer 2 A in order to increase the adhesion between the two. The intermediate material can be made of Ag, Al or Au or an alloy based on these metals. These materials are advantageous because of their electrical conductivity and compliance.

Es ist darüber hinaus anzuraten, eine äußerste Schicht auszubilden, indem die Oberfläche der Kontaktmantelschicht 2A des eingekapselten Kontaktmaterials A mit einem Material beschichtet wird, das hauptsächlich aus einem elektrisch leitenden Metall und/oder Oxid besteht. In diesem Fall können Schwankungen des anfänglichen Kontaktwiderstandes des erhaltenen eingekapselten Kontaktes vermindert werden.It is also advisable also to form an outermost layer by coating the surface of the contact cladding layer is coated the encapsulated 2 A contact material A with a material composed mainly of an electrically conductive metal and / or oxide. In this case, fluctuations in the initial contact resistance of the encapsulated contact obtained can be reduced.

Das/die Metall(e), das/die hier verwendet werden kann/können ein Metall sein, wie etwa Ru, Rh, Re, Pd, Os, Ir, Pt, Ag oder z. B. Au oder ein oder mehrere Metalle, die aus einer Gruppe gewählt sind, die Ag-Au, Ag-Pd, Ag-Pt, Ag-Rh, Au- Pd, Au-Pt, Au-Rh, Ir-Os, Ir-Pt, Ir-Ru, Os-Pd, Os-Ru, Pd-Pt, Pd- Rh, Pd-Ru, Pt-Rh, Re-Rh, Re-Ru usw. umfaßt. Das/die Oxid(e) kann/können ein oder mehrere Oxide sein, die aus einer Gruppe gewählt sind, die RuO₂, Rh₂O₃, RhO₂, ReO₃, OSO₄, IrO₂, Ir₂O₃ und so weiter z. B. umfaßt. The metal (s) used here can be a metal, such as Ru, Rh, Re, Pd, Os, Ir, Pt, Ag or z. B. Au or one or more metals consisting of selected from a group that includes Ag-Au, Ag-Pd, Ag-Pt, Ag-Rh, Au- Pd, Au-Pt, Au-Rh, Ir-Os, Ir-Pt, Ir-Ru, Os-Pd, Os-Ru, Pd-Pt, Pd- Rh, Pd-Ru, Pt-Rh, Re-Rh, Re-Ru, etc. The oxide (s) may be one or more oxides from a group are selected, the RuO₂, Rh₂O₃, RhO₂, ReO₃, OSO₄, IrO₂, Ir₂O₃ and so continue z. B. includes.

Vorzugsweise wird die Dicke der äußersten Schicht auf 0,05 µm oder mehr eingestellt. Wenn die äußerste Schicht dünner als 0,05 µm ist, können die vorgenannten Effekte nicht zufriedenstellend erzeugt werden. Obwohl die obere Grenze für die Dicke keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, sollte sie in Anbetracht der Spaltgröße zwischen eingekapselten Kontaktmaterialien, die in abgedichteten Behältern eingekapselt sind und in Anbetracht der Kosten der Filmausbildung geeignet gewählt werden. Im allgemeinem ward die obere Grenze bei 20 µm gewählt.The thickness of the outermost layer is preferably increased 0.05 µm or more. If the outermost layer is thinner than 0.05 µm, the aforementioned effects cannot be generated satisfactorily. Although the upper limit for the thickness should not be particularly limited considering the gap size between encapsulated Contact materials encapsulated in sealed containers are appropriate and considering the cost of film education to get voted. Generally the upper limit was 20 µm chosen.

Es folgt eine Beschreibung eines Kontaktmaterials B gemäß der vorliegenden Erfindung.A description of a contact material B according to FIG of the present invention.

Dieses Kontaktmaterial B, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Kontaktmaterial A nur insofern, als daß eine Kontaktmantelschicht 2B aus dem Matrixmetall und aus einem Oxid wenigstens eines Elementes zusammengesetzt ist, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, T , Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.This contact material B, as shown in FIG. 2, differs from the contact material A described above only in that a contact cladding layer 2 B is composed of the matrix metal and an oxide of at least one element which is selected from a group , which includes Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, T, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi.

In diesem Fall wird, wie in dem Falle, in dem die vorgenannten Elemente als einfache Substanzen in dem Matrixmetall dispergiert werden, der Kontaktwiderstand während des Schaltvorganges stabilisiert, die Verschleißbeständigkeit und die Oxidationsbeständigkeit der Kontaktmantelschicht 2B werden verbessert, und die Erzeugung des Sperreffektes ist eingeschränkt, wodurch die Betriebslebensleistung verbessert ist.In this case, as in the case where the aforementioned elements are dispersed as simple substances in the matrix metal, the contact resistance is stabilized during the switching operation, the wear resistance and the oxidation resistance of the contact cladding layer 2 B are improved, and the generation of the barrier effect is restricted , which improves the operational life performance.

Der Gehalt der vorgenannten Oxide in der Kontaktmantelschicht 2B des Kontaktmaterials B wird auf 0,1 bis 50 Mol-% festgelegt. Wenn der Gehalt geringer als 0,1 Mol-% ist, wird der Kontaktwiderstand instabil, so daß die vorgenannten Effekte nicht mit Leichtigkeit erzeugt werden können. Wenn der Gehalt höher als 50 Mol-% ist, wird der elektrische Widerstand der Kontaktmantelschicht 2B so hoch, daß die elektrische Leitfähigkeit erniedrigt wird.The content of the aforementioned oxides in the contact cladding layer 2 B of the contact material B is set at 0.1 to 50 mol%. If the content is less than 0.1 mol%, the contact resistance becomes unstable so that the above effects cannot be easily generated. If the content is higher than 50 mol%, the electrical resistance of the contact cladding layer 2 B becomes so high that the electrical conductivity is lowered.

Die Dicke der Kontaktmantelschicht 2B muß aus dem gleichen Grunde wie im Falle des Kontaktmaterials A auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden. Vorzugsweise wird die obere Grenze für diese Dicke auf 100 µm aus den gleichen Gründen eingestellt. The thickness of the contact cladding layer 2 B must be set to 0.1 µm or more for the same reason as in the case of the contact material A. The upper limit for this thickness is preferably set to 100 μm for the same reasons.

Wenn die Kontaktmantelschicht 2B desweiteren mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert wird, wie im Fall des Kontaktmaterials A, kann der Ausgleich oder die Vereinheitlichung des während des Schaltvorganges des Kontaktes erzeugten Bogens beschleunigt werden, so daß die Betriebslebensleistung verbessert wird.If the contact cladding layer 2 B is further doped with 1 to 40 atomic% oxygen, as in the case of the contact material A, the compensation or the unification of the arc generated during the switching operation of the contact can be accelerated, so that the operational life is improved.

Vorzugsweise wird in diesem Fall der Sauerstoffgehalt innerhalb des vorgenannten Bereiches aus den selben Gründen wie im Falle des Kontaktmaterials A eingestellt.In this case, the oxygen content is preferably within of the aforementioned area for the same reasons as in the case of the contact material A set.

Aus dem gleichen Grund wie im Falle des Kontaktmaterials A, kann darüber hinaus die Kontaktmantelschicht 2B eine laminierte Struktur sein, die aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt ist.In addition, for the same reason as in the case of the contact material A, the contact cladding layer 2 B can be a laminated structure composed of a plurality of layers.

Wie im Falle des Kontaktmaterials A, kann eine Zwischenschicht aus den gleichen Material mit der gleichen Dicke wie vorgenannt zwischen der Kontaktmantelschicht 2B und dem Kontaktsubstrat 1 eingeschoben sein, und eine äußerste Schicht aus demselben Material mit der selben Dicke, wie vorgenannt, kann durch Beschichten der Mantelschicht 2B ausgebildet werden.As in the case of the contact material A, an intermediate layer may be made of the same material with the same thickness as above between the contact cladding layer 2B and the contact substrate 1 is inserted to be, and an outermost layer of the same material with the same thickness as above, can be prepared by coating the cladding layer 2 B are formed.

Es folgt eine Beschreibung eines Kontaktmaterials C gemäß der vorliegenden Erfindung.The following is a description of a contact material C according to of the present invention.

Im Falle dieses Kontaktmaterials C, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Kontaktmantelschicht 2C, die durch Beschichten der Oberfläche des Kontaktsubstrates 1 ausgebildet ist, als ganzes eine laminierte Struktur, die aus einer unteren Schicht 2C₁ und aus einer oberen Schicht 2C₂ zusammengesetzt ist. Die untere Schicht 2C₁ ist aus wenigstens einem Metall ausgebildet, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W umfaßt. Die obere Schicht 2C₂ ist aus wenigstens einem Metall ausgebildet, das aus einer Gruppe gewählt ist, die Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb und Bi umfaßt.In the case of this contact material C, as shown in Fig. 3, a contact cladding layer 2 C, which is formed by coating the surface of the contact substrate 1 , as a whole is a laminated structure consisting of a lower layer 2 C₁ and an upper layer 2 C₂ is composed. The lower layer 2 C₁ is formed from at least one metal selected from a group comprising Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W. The upper layer 2 C₂ is formed from at least one metal selected from a group comprising Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi.

Die Kontaktmantelschicht 2C kann eine einzelne Schicht sein, die auf der laminierten Struktur als Grundeinheit ruht, und die aus der unteren und der oberen Schicht 2C₁ und 2C₂ zusammengesetzt ist, oder sie kann eine laminierte Struktur sein, die durch Übereinanderschichten einer ganzen Zahl von Grundeinheiten erhalten wird.The contact cladding layer 2 C can be a single layer, which rests on the laminated structure as a basic unit, and which is composed of the lower and the upper layer 2 C₁ and 2 C₂, or it can be a laminated structure, which is formed by stacking an integer is obtained from basic units.

Im Falle der Kontaktmantelschicht 2C ist die Oberfläche der unteren Schicht 2C₁, die aus einem oxidationsempfindlichen Metall ausgebildet ist, durch die obere Schicht 2C₂ beschichtet, die aus einem Element ausgebildet ist, das wie vordem erwähnt, zur Aufnahme von Sauerstoff befähigt ist. Wenn die Mantelschicht 2C mit Sauerstoff in Kontakt gebracht wird, während der eingekapselte Kontakt an der offenen Luft gehandhabt oder hergestellt wird, wird daher der Sauerstoff von der oberen Schicht 2C₂ aufgenommen, so daß die Oxidation der unteren Schicht 2C₁ eingeschränkt werden kann. Daher kann die Ausbildung eines Oxidfilmes, der zu Schwankungen des Kontaktwiderstandes während des Schaltvorganges führt, unterdrückt werden. Daher ist die Betriebslebensleistung besser als im Falle des Kontaktmaterials A.In the case of the contact cladding layer 2 C, the surface of the lower layer 2 C 1 , which is formed from an oxidation-sensitive metal, is coated by the upper layer 2 C 2 , which is formed from an element which, as previously mentioned, is capable of absorbing oxygen. If the cladding layer 2 C is brought into contact with oxygen while the encapsulated contact is handled or manufactured in the open air, the oxygen is therefore taken up by the upper layer 2 C₂, so that the oxidation of the lower layer 2 C₁ can be restricted. Therefore, the formation of an oxide film, which leads to fluctuations in the contact resistance during the switching process, can be suppressed. Therefore, the operational life performance is better than in the case of the contact material A.

Obwohl die untere und die obere Schicht 2C₁ und 2C₂ jeweils eine ein-Schicht-Struktur aufweisen können, können sie wahlweise eine laminierte Struktur einschließlich einer Vielzahl laminarer Schichten aufweisen, die weniger Nadel-Löcher enthalten. In diesem Fall können die laminaren Schichten der unteren und der oberen Schicht 2C₁ und 2C₂ aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Im letzteren Fall können die einzelnen laminaren Schichten ihre jeweiligen Aufgaben in einander ergänzender Weise wahrnehmen.Although the lower and upper layers 2 C₁ and 2 C₂ may each have a one-layer structure, they may optionally have a laminated structure including a plurality of laminar layers that contain fewer pinholes. In this case, the laminar layers of the lower and upper layers 2 C₁ and 2 C₂ can be made of the same or different materials. In the latter case, the individual laminar layers can perform their respective tasks in a complementary manner.

Die jeweiligen Dicken der unteren und der oberen Schichten 2C₁ und 2C₂ werden beide aut 0,1 µm oder mehr eingestellt. Dies beruht auf dem gleichen Grund wie in den Fällen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B der Kontaktmaterialien A und B.The respective thicknesses of the lower and upper layers 2 C₁ and 2 C₂ are both set to 0.1 µm or more. This is based on the same reason as in the cases of the contact cladding layers 2 A and 2 B of the contact materials A and B.

Wie in den Fällen der Kontaktmaterialien A und B kann eine ähnliche Zwischenschicht zwischen dem Kontaktsubstrat 1 und der unteren Schicht 2C₁ eingeschoben sein, und darüber hinaus kann eine ähnliche äußerste Schicht auf der Oberfläche der oberen Schicht 2C₂ ausgebildet sein.As in the cases of the contact materials A and B, a similar intermediate layer can be interposed between the contact substrate 1 and the lower layer 2 C₁, and moreover, a similar outermost layer can be formed on the surface of the upper layer 2 C₂.

Daher kann gemäß den eingekapselten Kontaktmaterialien A, B und C der vorliegenden Erfindung die Oxidation der Oberfläche der Kontaktmantelschicht durch die Auswirkung der vorgenannten Zusatzelemente und deren Oxiden eingeschränkt werden, so daß der Kontaktwiderstand und dessen Schwankungen vermindert werden, und so daß die Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes verbessert wird. Therefore, according to the encapsulated contact materials A, B and C of the present invention surface oxidation the contact cladding layer by the effect of the aforementioned Additional elements and their oxides are restricted so that the Contact resistance and its fluctuations are reduced, and so that the operational life of the encapsulated contact is improved.

Darüber hinaus kann der eingekapselte Kontakt, W, Zr, Nb, Ta, Mo usw. verwenden, die herkömmlicherweise nicht nutzbringend verwendet wurden, und er kann die Verwendung der teuren Rh, Ru usw. einschränken. Daher kann das erhaltene eingekapselte Kontaktmaterial einen geringen Preis aufweisen.In addition, the encapsulated contact, W, Zr, Nb, Use Ta, Mo, etc. that are traditionally not beneficial were used and he can use the expensive Rh, Ru etc. limit. Therefore, the encapsulated obtained can Contact material have a low price.

Es folgt eine Beschreibung für ein Herstellungsverfahren der Kontaktmaterialien A, B und C. Diese Kontaktmaterialien A, B und C können jeweils hergestellt werden, indem die Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates mittels einem herkömmlichen Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden.The following is a description of a manufacturing method of the contact materials A, B and C. These contact materials A, B and C can each be manufactured by forming the contact cladding layers 2 A, 2 B and 2 C on the surface of the contact substrate by a conventional film forming method.

Zunächst wird die Oberfläche des Kontaktsubstrates mit Edelgasionen wie etwa Ar, Ne, Kr usw. mittels Ionenbombardement oder Elektronenstrahl ("electron shower") gereinigt, und eine vorbestimmte Kontaktmantelschicht wird dann auf der gereinigten Kontaktsubstratoberfläche mittels einem herkömmlichen physikalischen oder chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahren ausgebildet, wie etwa dem Sputtering, der Ionen-unterstützen Dampfphasenabscheidung, dem Ionen-plating, oder der Plasma-CVD.First, the surface of the contact substrate with Noble gas ions such as Ar, Ne, Kr etc. by means of ion bombardment or electron beam ("electron shower") cleaned, and a predetermined contact cladding layer is then cleaned on the Contact substrate surface using a conventional physical or chemical vapor deposition processes trained, such as sputtering, which ion-assist Vapor phase deposition, ion plating, or plasma CVD.

Bei der Ausbildung der Kontaktmantelschicht ist es wesentlich, die Temperatur des Kontaktsubstrates, insbesondere die Oberflächentemperatur des Substrates zu steuern.It is in the formation of the contact cladding layer essential, the temperature of the contact substrate, in particular to control the surface temperature of the substrate.

Allgemein ist, wenn die Oberflächentemperatur des Kontaktsubstrates zu niedrig ist, die Kristallisation der Kontaktmantelschicht, die auf dem Substrat ausgebildet wird, unbefriedigend, oder aber die Mantelschicht kann eine poröse säulenförmige Struktur werden. Daher ist die Korrosionsbeständigkeit der Mantelschicht vermindert, und die Bestandteile können der Diffusion unterliegen. Wenn andererseits die Oberflächentemperatur zu hoch ist, wird die resultierende Kontaktmantelschicht eine grobe säulenförmige Struktur, und deren Oberflächenrauhheit ist erhöht, so daß der Kontaktwiderstand ansteigt und instabil wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird daher die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert, wenn die Kontaktmantelschicht auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird. Vorzugsweise wird die Temperatur des Kontaktsubstrates auf 400 bis 800°C, noch bevorzugterer Weise auf 300 bis 600°C eingestellt.General is when the surface temperature of the Contact substrate is too low, the crystallization of the Contact cladding layer formed on the substrate unsatisfactory, or else the cladding layer can be porous become columnar structure. Hence the Corrosion resistance of the cladding layer is reduced, and the Components can be subject to diffusion. If on the other hand the surface temperature is too high, the resulting Contact sheath layer a rough columnar structure, and whose surface roughness is increased so that the Contact resistance increases and becomes unstable. According to the present invention, therefore the temperature of the Contact substrates within the range of 300 to 900 ° C controlled when the contact cladding layer on the surface of the Contact substrate is formed. Preferably the Temperature of the contact substrate to 400 to 800 ° C, still more preferably set to 300 to 600 ° C.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen Mo, Zr, Nb, Hf, Ta und W oder Legierungen dieser Metalle unter den anderen Bestandteilen der Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C alle hohe Schmelz- und Siedepunkte auf, während die Zusatzelemente wie etwa Zn, Cd, Mg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi usw. relativ niedrige Schmelz- und Siedepunkte aufweisen.According to the present invention, Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W or alloys of these metals among the other components of the contact cladding layers 2 A, 2 B and 2 C all have high melting and boiling points, while the additional elements such as Zn, Cd , Mg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi etc. have relatively low melting and boiling points.

Wenn eine Kontaktmantelschicht einer gewissen Zusammensetzung oder eine laminierte Struktur, die aus den vorgenannten Bestandteilen zusammengesetzt ist, auf der Oberfläche des Kontaktsubstrates ausgebildet wird, können daher die vorgenannten Zusatzelemente, die einen relativ geringen Schmelz- und Siedepunkt aufweisen, möglicherweise erneut verdampfen, in Abhängigkeit von der Temperatur des Kontaktsubstrates. In einer solchen Lage schwankt die Zusammensetzung der Kontaktmantelschicht, so daß die herzustellende Mantelschicht nicht in stetiger Weise die gewünschten Eigenschaften aufweist.If a contact coat layer of a certain Composition or a laminated structure made from the aforementioned components is composed on the Surface of the contact substrate is therefore formed the aforementioned additional elements, which are relatively small Have melting and boiling points, possibly again evaporate depending on the temperature of the Contact substrates. In such a situation, it fluctuates Composition of the contact cladding layer so that the not to produce the cladding layer in a continuous manner desired properties.

Daher wird bei der Herstellung der Kontaktmantelschichten 2A, 2B und 2C gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die folgende Art und Weise gesteuert.Therefore, in the manufacture of the contact cladding layers 2 A, 2 B and 2 C according to the present invention, the temperature of the contact substrate is controlled in the following manner.

Zuerst wird bei der Herstellung der Kontaktmaterialien A und B die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 300 bis 900°C gesteuert. Wenn die Temperatur niedriger als 300°C ist, können die Kontaktmantelschichten 2A und 2B in unbefriedigender Weise kristallisiert sein, oder sie können poröse säulenförmige Strukturen annehmen, wie dies zuvor angegeben ist. Wenn die Temperatur höher als 900°C ist, können die Zusatzelemente dazu neigen, erneut zu verdampfen, so daß, die Zusammensetzungen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B schwanken können, wodurch die Herstellung eingekapselter Kontaktmaterialien mit zuverlässiger Qualität verhindert wird.First, in the manufacture of the contact materials A and B, the temperature of the contact substrate is controlled within the range of 300 to 900 ° C. If the temperature is lower than 300 ° C, the contact cladding layers 2 A and 2 B may be unsatisfactorily crystallized, or they may assume porous columnar structures as previously indicated. If the temperature is higher than 900 ° C, the additional elements may tend to evaporate again so that the compositions of the contact cladding layers 2 A and 2 B can fluctuate, thereby preventing the production of encapsulated contact materials with reliable quality.

Vorzugsweise wird die Temperatur des Kontaktsubstrates innerhalb des Bereiches von 400 bis 800°C, und in besonders bevorzugter Weise zwischen 300 bis 600°C gesteuert.Preferably, the temperature of the contact substrate is within in the range of 400 to 800 ° C, and more particularly Controlled between 300 to 600 ° C.

Die Kontaktmantelschichten 2A und 2B der Kontaktmaterialien A und B können mit 1 bis 40 Atom-% Sauerstoff dotiert werden, indem die Schichten 2A und 2B auf eine solche Weise ausgebildet werden, daß der Partialdruck des Sauerstoffes in der Atmosphäre des Reaktionssystemes während der vorgenannten Filmausbildung geeignet gesteuert wird. Alternativ können die Kontaktmantelschichten 2A und 2B in einer sauerstoffbeladenen Atmosphäre, wie etwa an der offenen Luft erhitzt werden, nachdem sie sich ausgebildet haben.The contact cladding layers 2 A and 2 B of the contact materials A and B can be doped with 1 to 40 atomic% oxygen by forming the layers 2 A and 2 B in such a way that the partial pressure of oxygen in the atmosphere of the reaction system during the aforementioned film education is controlled appropriately. Alternatively, the contact cladding layers 2 A and 2 B can be heated in an oxygen-laden atmosphere, such as in the open air, after they have formed.

Selbst im letzteren Fall kann sich kein elektrisch isolierender Oxidfilm in übermäßiger Weise auf den Oberflächen der Kontaktmantelschichten 2A und 2B ausbilden. Dies liegt wahrscheinlich daran, daß der meiste Sauerstoff von den Zusatzelementen aufgenommen wird, und daß der verbleibende Sauerstoff in den Mantelschichten diffundiert. Es ist nur notwendig, daß die Atmosphäre und die Temperatur, die für die Hitzebehandlung benutzt werden, geeignet gewählt wurden. Z.B. sollten an der offenen Luft die Kontaktmantelschichten 5 bis 36 Stunden lang auf eine Temperatur von 100 bis 400°C erhitzt werden. Wenn die Temperatur höher als 400°C ist, neigt die Oxidation dazu, übermäßig fortzuschreiten. Wenn die Temperatur geringer als 100°C ist, ist die Behandlungszeit auf der anderen Seite für industrielle Anwendungen zu lang.Even in the latter case, no electrically insulating oxide film can form on the surfaces of the contact cladding layers 2 A and 2 B in an excessive manner. This is probably due to the fact that most of the oxygen is taken up by the additional elements and that the remaining oxygen diffuses in the cladding layers. It is only necessary that the atmosphere and the temperature used for the heat treatment be chosen appropriately. For example, the contact cladding layers should be heated to a temperature of 100 to 400 ° C. in the open air for 5 to 36 hours. If the temperature is higher than 400 ° C, the oxidation tends to progress excessively. On the other hand, if the temperature is lower than 100 ° C, the treatment time is too long for industrial applications.

Die vorgenannten Zwischen- und äußersten Schichten, können mittels herkömmlicher Filmausbildungsverfahren ausgebildet werden, wie sie für die Ausbildung der Kontaktmantelschichten verwendet werden.The aforementioned intermediate and outermost layers can trained using conventional film education techniques as they are for the formation of the contact cladding layers be used.

Bei der Ausbildung der Kontaktmantelschicht 2C des Kontaktmaterials C wird die untere Schicht 2C₁ zuerst auf der Oberfläche des Kontaksubstrates ausgebildet, dessen Temperatur innerhalb des Bereichs von 300 bis 900°C gesteuert wird.In the formation of the contact cladding layer 2 C of the contact material C, the lower layer 2 C 1 is first formed on the surface of the contact substrate, the temperature of which is controlled within the range of 300 to 900 ° C.

Wenn die Kontaktsubstrattemperatur geringer als 300°C ist, kann die untere Schicht 2C₁ in nicht zufriedenstellender Weise kristallisiert sein, oder sie kann eine poröse säulenförmige Struktur erhalten, so daß deren Korrosionsbeständigkeit gemindert ist, und so daß darüber hinaus ihre Bestandteile diffundieren. Wenn die Temperatur höher als 900°C ist, wird die untere Schicht 2C₁ andererseits eine grobe säulenförmige Struktur, und ihre Oberflächenrauhheit ist erhöht, so daß der Kontaktwiderstand zunimmt und instabil wird. If the contact substrate temperature is less than 300 ° C, the lower layer 2 C₁ may be unsatisfactorily crystallized, or it may have a porous columnar structure so that its corrosion resistance is reduced, and so that its components also diffuse. On the other hand, when the temperature is higher than 900 ° C, the lower layer 2 C₁ becomes a rough columnar structure, and its surface roughness is increased, so that the contact resistance increases and becomes unstable.

Bei der Ausbildung der oberen Schicht 2C₂ auf der unteren Schicht 2C₁ danach wird die Temperatur des Kontaktsubstrates, d. h. die Temperatur der gesamten Struktur einschließlich dem Kontaktsubstrat und der unteren Schicht 2C₁ darunter, innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C gesteuert. Wenn diese Temperatur geringer als 50°C ist, ist die Haftung an der unteren Schicht 2C₁ so schlecht, daß die obere Schicht 2C₂ abgetrennt werden kann. Wenn die Temperatur höher als 500°C ist, beginnt andererseits die ausgebildete obere Schicht 2C₂ erneut zu verdampfen.In the formation of the upper layer 2 C₂ on the lower layer 2 C₁ then the temperature of the contact substrate, ie the temperature of the entire structure including the contact substrate and the lower layer 2 C₁ below, is controlled within the range of 50 to 500 ° C. If this temperature is less than 50 ° C, the adhesion to the lower layer 2 C₁ is so bad that the upper layer 2 C₂ can be separated. If the temperature is higher than 500 ° C, on the other hand, the formed upper layer 2 C₂ starts to evaporate again.

Es folgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens und eines Verwendungsverfahrens für den eingekapselten Kontakt gemäß der vorliegenden Erfindung.The following is a description of a manufacturing process and a method of using the encapsulated contact according to the present invention.

Obwohl diese Verfahren auf die Fälle anwendbar sind, in denen die Kontaktmaterialien A, B und C gemäß der vorliegenden Erfindung als die eingekapselten Kontaktmaterialien verwendet werden, können sie insbesondere wirkungsvoll auf Kontaktmaterialien angewendet werden, deren Kontakt mantelschichten aus leicht oxidierbaren Materialien ausgebildet sind.Although these procedures are applicable to the cases in which the contact materials A, B and C according to the present Invention used as the encapsulated contact materials they can be effective in particular Contact materials are applied, their contact jacket layers made of easily oxidizable materials are.

Das Herstellungsverfahren wird als erstes beschrieben.The manufacturing process will be described first.

Ein gegebenes eingekapseltes Kontaktmaterial wird elektrisch entladen, nachdem es zusammen mit einem inerten Gas hermetisch innerhalb eines abgedichteten Behälters mittels eines herkömmlichen Verfahrens eingekapselt wurde. Obwohl das Verfahren der elektrischen Entladung keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, sollte eine Spannung von 200 bis 3000 V vorzugsweise an den Elektroden des eingekapselten Kontaktmaterials 1 bis 100 Sekunden angelegt werden.A given encapsulated contact material will electrically discharged after it is mixed with an inert gas hermetically inside a sealed container by means of a conventional method was encapsulated. Although that Electric discharge method not a special one Restrictions should apply to a voltage of 200 to 3000 V preferably on the electrodes of the encapsulated Contact material for 1 to 100 seconds.

Diese Behandlung schränkt den Anstieg und die Schwankungen des Kontaktwiderstandes während dem Schaltvorgang ein, wodurch die Betriebslebensleistung verbessert wird. Obwohl der Schaltvorgang des eingekapselten Kontaktes in einem unbelasteten Zustand durchgeführt wird, kann der Kontaktwiderstand nicht leicht einer Verschlechterung unterliegen.This treatment limits the rise and the Fluctuations in the contact resistance during the switching process a, which improves the operational life performance. Although the switching process of the encapsulated contact in one unloaded condition, the Contact resistance is not easily a deterioration subject to.

Man nimmt - wenn auch nicht definitiv - an, daß diese Auswirkungen dem Umstand zuzuschreiben sind, daß feine Oxidpartikel des Oxides, das den Oxidfilm auf der Oberfläche der Kontakmantelschicht ausbildet, daran gehindert werden, sich während der Herstellung des eingekapselten Kontaktes an den tatsächlichen Kontaktbereichen des Kontaktmaterials anzureichern, während der Schaltvorgang fortschreitet. Man nimmt ebenfalls an, daß die vorgenannten Effekte hervorgerufen werden, wenn die feinen Oxidpartikel durch die intensive Hitze, die durch die elektrische Entladung erzeugt wird, verdampft werden, so daß die Entfernung des Oxidfilmes auf der Kontaktmantelschicht fortschreitet.One assumes - though not definitely - that these Impact of the fact that fine Oxide particles of the oxide that form the oxide film on the surface of the Contact sheath layer forms, are prevented from during the production of the encapsulated contact to the actual contact areas of the contact material accumulate as the shift progresses. One takes also assumes that the aforementioned effects are caused, when the fine oxide particles from the intense heat that generated by the electrical discharge, evaporated, so that the removal of the oxide film on the Contact layer progresses.

Es folgt eine Beschreibung für das Verwendungsverfahrens des eingekapselten Kontaktes gemäß der vorliegenden Erfindung.A description of the usage procedure follows of the encapsulated contact according to the present invention.

Bei diesem Verfahren, wird das eingekapselte Kontaktmaterial einer elektrischen Entladung auf die gleiche Art und Weise wie vorgenannt unterzogen, bevor der hergestellte eingekapselte Kontakt verwendet wird.In this procedure, the is encapsulated Contact material of an electrical discharge in the same way and manner as mentioned before before the manufactured encapsulated contact is used.

In dem dies getan wird, wird ein Oxidfilm, wenn überhaupt einer vorhanden ist, auf der Kontaktmantelschicht des eingekapselten Kontaktmaterials daran gehindert, die Betriebslebensleistung nachteilig zu beeinflussen, und zwar aus dem gleichen Grund wie oben ausgesagt.In doing this, an oxide film becomes, if any one is present on the contact cladding layer of the encapsulated contact material prevented the To adversely affect operational life performance, namely from for the same reason as stated above.

Es ist darüber hinaus offensichtlich, daß die Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes, sobald er verwendet wird, aus dem gleichen Grund verbessert werden kann, wie oben ausgesagt, indem der Kontakt einer elektrischen Entladung während der Verwendung unterworfen wird.It is also evident that the Encapsulated contact operational lifetime once it used can be improved for the same reason as stated above by the contact of an electrical Is subjected to discharge during use.

Wenn das Herstellungsverfahren und das Verwendungsverfahren auf den eingekapselten Kontakt angewendet werden, kann ein Oxidfilm, wenn überhaupt einer vorhanden ist, auf der Kontaktmantelschicht des Kontaktmaterials, das eingekapselt werden soll, entfernt werden, um eine hohe Betriebslebensleistung des eingekapselten Kontaktes sicherzustellen.If the manufacturing process and Use method applied to the encapsulated contact an oxide film, if any, is present, on the contact cladding layer of the contact material that encapsulated should be removed to a high Encapsulated contact operational lifetime ensure.

Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 5

Das Kontaktmaterial, das in Fig. 1 gezeigt ist, wurde auf die folgende Weise hergestellt.The contact material shown in Fig. 1 was made in the following manner.

Zuerst wurde eine quadratische Platte von 1 mm Kantenlänge aus einer 52%igen Ni-Fe-Legierung als Kontaktsubstrat für eine Zunge hergestellt. Die Oberfläche des Kontaktsubstrates wurde einer 5-minütigen Ultraschallreinigung unter Verwendung von Aceton und dann einer Elektropolitur mit Phosphorsäure unterzogen.First, a square plate with an edge length of 1 mm was created made of a 52% Ni-Fe alloy as a contact substrate for one Tongue made. The surface of the contact substrate was a 5 minute ultrasonic cleaning using Acetone and then electropolishing with phosphoric acid subjected.

Danach wurde das Kontaktsubstrat in eine Vakuumkammer eingebracht, und die Kammer wurde auf 2 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert. Dann wurde ein Ventil einer Vakuumpumpe zur Hälfte geöffnet, um den erschöpften Wirkleitwert zu verringern, und Ar- Gas wurde so eingebracht, daß der Druck in der Kammer 1 × 10^-1 Pa betrug. Danach wurde eine Spannung von -400 V an das Kontaktsubstrat angelegt, so daß eine Hochfrequenz von 0,2 kW von einer Hochfrequenzantenne in der Kammer erzeugt wurde, und die Oberfläche des Kontaktsubstrates wurde mittels einem Ionen- Bombardement-Verfahren unter Verwendung von Ar-Ionen gereinigt.Thereafter, the contact substrate was placed in a vacuum chamber, and the chamber was evacuated to 2 × 10 ^-4 Pa or less. Then a valve of a vacuum pump was opened half to reduce the depleted conductance, and Ar gas was introduced so that the pressure in the chamber was 1 × 10 ^-1 Pa. Thereafter, a voltage of -400 V was applied to the contact substrate so that a high frequency of 0.2 kW was generated from a high frequency antenna in the chamber, and the surface of the contact substrate was subjected to an ion bombardment method using Ar ions cleaned.

Das Kontaktsubstrat 1 wurde bei den Temperaturen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, gehalten, und die Elemente, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden von einer Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft, die in die Kammer eingesetzt wurde, wobei die Kontaktmantelschichten 2A mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde erhalten wurden.The contact substrate 1 was maintained at the temperatures shown in Table 1 and the elements shown in Table 1 were evaporated from an electron beam evaporation source which was inserted into the chamber, the contact cladding layers 2 A with those in Table 1 compositions and thicknesses shown were obtained at a deposition rate of 20 angstroms / second.

Die Kontaktmaterialien, die so erhalten worden waren, wurden auf die folgenden Eigenschaften untersucht.The contact materials so obtained were examined for the following properties.

Kontaktwiderstand: Eine Sonde aus purem Au wurde unter einer Kontaktbelastung von 0,1 N mit den jeweiligen quadratischen Stücken von 1 mm Kantenlänge des Kontaktmaterials unmittelbar nach der Herstellung in Kontakt gebracht, und die Kontaktmaterialien wurden auf Raumtemperatur gekühlt, nachdem sie in einer N₂-Atmosphäre von 430°C 30 Minuten lang stehen gelassen worden waren, und dann wurde der Kontaktwiderstand (mΩ) mittels der vier-Punkte-Sonden-Methode gemessen. Die Messung wurde offenen Luft bei Raumtemperatur durchgeführt.Contact resistance: A probe made of pure Au was under a contact load of 0.1 N with the respective square Pieces of 1 mm edge length of the contact material immediately contacted after manufacture, and the Contact materials were cooled to room temperature after they stand in an N₂ atmosphere of 430 ° C for 30 minutes left, and then the contact resistance (mΩ) measured using the four-point probe method. The measurement open air was carried out at room temperature.

Betriebslebensleistungtest: Schutzrohrstecker mit N₂ als einkapselndem Gas wurden aus einem Paar von Kontaktmaterialien ausgebildet. Bei Raumtemperatur wurden diese Schalter mit 10 Hz mittels eines 40 AT (Amperewindungen, "ampere-turn") Antriebsmagnetfeldes derart betrieben, daß sie mit einer Stromstärke von 0,5 A bei 100 V versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges wurde wiederholt, bevor das Auftreten von Schwierigkeiten untersucht wurde.Operating life test: thermowell connector with N₂ as encapsulating gas were made from a pair of contact materials educated. At room temperature, these switches were operated at 10 Hz by means of a 40 AT (ampere turns, "ampere turn") Drive magnetic field operated such that it with a Current of 0.5 A were supplied at 100 V, and the Frequency of switching was repeated before that Difficulty has been investigated.

Der Zeitpunkt des Auftretens von Schwierigkeiten ist der Zeitpunkt, zu dem der Schaltvorgang versagte oder zu dem er Widerstand an der Elektrode des Schutzrohrschalters 1 Ω oder mehr erreichte.The timing of difficulties is Time at which the switching process failed or when it Resistance at the electrode of the protective tube switch 1 Ω or achieved more.

Die Tabelle 1 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Untersuchung. Table 1 collectively shows the results of Investigation.

Tabelle 1 Table 1

Die Beziehungen zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und des Widerstandes an der Elektrode des Schutzrohrschalters wurden für Schutzrohrschalter untersucht, die die Kontaktmaterialien nach Beispiel 2 und nach Vergleichsbeispiel 1 enthielten. Die Fig. 4 zeigt die Ergebnisse dieser Untersuchung. Zum Vergleich zeigt die Fig. 4 die Beziehungen zwischen der Häufigkeit des Schaltvorganges und des Widerstandes für Schutzrohrschalter, die Kontaktmaterialien enthalten, deren Kontaktmantelschicht aus Rh ausgebildet ist.The relationships between the frequency of the switching process and the resistance at the electrode of the protective tube switch were investigated for protective tube switches which contained the contact materials according to Example 2 and Comparative Example 1. FIG. 4 shows the results of this investigation. For comparison, FIG. 4 shows the relationships between the frequency of the switching process and the resistance for protective tube switches which contain contact materials whose contact cladding layer is formed from Rh.

In Fig. 4 stellen die weißen Dreiecke (und das schwarze Dreieck) die Schutzrohrschalter dar, die das Material nach Beispiel 2 umfassen; die weißen Kreise (und der schwarze Kreis) stellen die Schutzrohrschalter dar, die das Material gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 umfassen; und die weißen Quadrate (und das schwarze Quadrat) stellen die Schutzrohrschalter dar, die ein Bezugsmaterial umfassen.In Figure 4 the white triangles (and the black triangle) represent the thermowell switches comprising the material of Example 2; the white circles (and the black circle) represent the thermowell switches comprising the material according to Comparative Example 1; and the white squares (and the black square) represent the thermowell switches that include a reference material.

Die schwarzen Zeichen zeigen den Zeitpunkt an, zu dem der Schaltvorgang versagte. Wie aus den Ergebnissen, die in Tabelle 1 gezeigt sind gesehen werden kann, weist jedes der Kontaktmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung einen niedrigeren Kontaktwiderstand auf und erfreut sich einer wesentlich besseren Betriebslebensleistung als die Kontaktmaterialien (Vergleichsbeispiele 1 und 2), die Kontaktmantelschichten aufweisen, die nicht mit irgendwelchen Zusatzelementen dotiert sind, und zwar sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch nach der Hitzebehandlung.The black characters indicate when the Shift failed. As from the results in table 1 can be seen, each of the Contact materials according to the present invention lower contact resistance and enjoys one much better operational lifespan than that Contact materials (Comparative Examples 1 and 2), the Have contact cladding layers that are not with any Additional elements are doped, both immediately after the manufacture as well as after the heat treatment.

In dem Fall, in dem der Gehalt an Zusatzelementen, wenn überhaupt welche vorhanden sind, geringer als 1 Atom-% oder höher als 50 Atom-% ist (Vergleichsbeispiele 3 und 4), ist der Kontaktwiderstand hoch und das Betriebsleben ist kurz. Daher sollte der Gehalt an Zusatzelementen auf 1 bis 50 Atom-% eingestellt werden.In the case where the content of additional elements if any which are present, less than 1 atomic% or higher than 50 atomic% (Comparative Examples 3 and 4), is Contact resistance is high and the operating life is short. Therefore the content of additional elements should be from 1 to 50 atomic% can be set.

Wenn darüber hinaus die Dicke der Kontaktmantelschicht 0,01 µm beträgt, ist das Betriebsleben extrem kurz. Daher sollte die Mantelschichtdicke auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.In addition, if the thickness of the contact cladding layer Is 0.01 µm, the operating life is extremely short. Therefore should the cladding layer thickness can be set to 0.1 µm or more.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, unterliegt darüber hinaus der Widerstand des Schutzrohrschalters, der das Kontaktmaterial (Beispiel 2) der vorliegenden Erfindung enthält, geringeren Schwankungen und ist stetiger als der Widerstand der Schutzrohrschalter, die das Kontaktmaterial nach dem Vergleichsbeispiel 1 und das Bezugskontaktmaterial enthalten. Daher weist das Kontaktmaterial der Erfindung eine gute Kontaktstabilität auf. Ebenfalls ist das Betriebsleben sehr viel länger als dasjenige des Bezugsmaterials (das mit Rh beschichtet ist).Furthermore, as can be seen from Fig. 4, the resistance of the protective tube switch containing the contact material (Example 2) of the present invention is less fluctuating and is more steady than the resistance of the protective tube switch containing the contact material according to Comparative Example 1 and the reference contact material contain. Therefore, the contact material of the invention has good contact stability. The operating life is also much longer than that of the cover material (which is coated with Rh).

Examples 17 to 24 and Comparative Examples 6 and 7

Die Temperatur eines jeden Kontaktsubstrates wurde auf 700°C gehalten, der Partialdruck des Sauerstoffs in der Kammer wurde eingestellt, und die Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden auf dem Kontaktsubstrat bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet.The temperature of each contact substrate was raised to 700 ° C, the partial pressure of oxygen in the chamber was set, and the contact cladding layers with those in the Compositions and thicknesses shown in Table 2 were based on the Contact substrate at a deposition rate of 20 Angstrom / second trained.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 2 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an. The resulting contact materials were applied to the same way in terms of contact resistance and Operating life performance measured as in the cases of the examples 1 to 16. Table 2 shows collectively the results of Measurement on.

Tabelle 2 Table 2

Jede der Kontaktmantelschichten der Beispiele 17, 18 und 19 und der Vergleichsbeispiele 6 und 7, die in Tabelle 2 gezeigt sind, wurde durch Dotieren der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2, die in Tabelle 1 gezeigt ist, mit Sauerstoff erhalten. Wenn die Kontaktmantelschichten mit Sauerstoff dotiert werden, wird die Betriebslebensleistung weiter verbessert, wie dies aus dem Vergleich zwischen diesen Beispielen und Beispiel 2 ersichtlich ist, obwohl der Kontaktwiderstand ein wenig ansteigt. Wenn der Sauerstoffgehalt jedoch 40 Atom-% übersteigt, steigt der Kontaktwiderstand an und zur gleichen Zeit nimmt die Betriebslebensleistung ab (Vergleichsbeispiel 7). Das Vergleichsbeispiel 6 weist im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie das Beispiel 2 auf. Dies zeigt an, daß ein Sauerstoffgehalt von weniger als 1 Atom-% keinen zufriedenstellenden Effekt hervorzurufen vermag.Each of the contact cladding layers of Examples 17, 18 and 19 and Comparative Examples 6 and 7 shown in Table 2 are by doping the contact cladding layer Example 2, shown in Table 1, with oxygen receive. When the contact cladding layers are doped with oxygen operating life performance is further improved, such as this from the comparison between these examples and example 2 can be seen, although the contact resistance is a little increases. However, if the oxygen content exceeds 40 atomic%, the contact resistance increases and at the same time it decreases Service life from (Comparative Example 7). The Comparative Example 6 has essentially the same Properties like example 2. This indicates that a Oxygen content less than 1 atomic% none can produce a satisfactory effect.

Examples 25 to 40 and Comparative Examples 8 to 10

Die Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden ausgebildet, und die Temperatur des Kontaktsubstrats wurde auf 300°C abgesenkt.The contact cladding layers with the compositions and Thicknesses shown in Table 3 were formed and the temperature of the contact substrate was lowered to 300 ° C.

Die Elemente, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft, ohne die Substrattemperatur zu ändern, und metallische Schichten mit den in der Tabelle aufgeführten Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten ausgebildet.The elements shown in Table 3 were from the Electron beam evaporation source evaporates without the Change substrate temperature, and metallic layers with the Thicknesses listed in the table were the outermost layers formed on the contact cladding layers.

Der Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung der resultierenden Kontaktmaterialien, wurden auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 3 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an. The contact resistance and operational life of the resulting contact materials were made in the same way as measured in the cases of Examples 1-16. Table 3 collectively shows the results of the measurement.

Tabelle 3 Table 3

Jede der Kontaktmantelschichten der Beispiele 25 bis 30 und das Vergleichsbeispiel 8, die in Tabelle 3 gezeigt sind, wurden erhalten, indem eine äußerste Schicht auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2, wie in Tabelle 1 gezeigt, ausgebildet wurde. Wie aus dem Vergleich dieser Beispiele offensichtlich ist, macht die Ausbildung der äußersten Schicht das Betriebsleben länger als dasjenige der Kontaktmantelschicht nach Beispiel 2. Wenn die äußerste Schicht dünn ist (Vergleichsbeispiele 8 bis 10), kann jedoch keine Verbesserung der Betriebslebensleistung erwartet werden. Es sollte deshalb vorzugsweise die Dicke der äußersten Schicht auf 0,05 µm oder mehr eingestellt werden.Each of the contact cladding layers of Examples 25 to 30 and Comparative Example 8 shown in Table 3 were obtained by placing an outermost layer on the surface the contact cladding layer according to Example 2, as in Table 1 was shown, trained. As from comparing this Examples is obvious, the training makes the utmost Shift the operational life longer than that of Contact cladding layer according to Example 2. If the outermost layer is thin (Comparative Examples 8 to 10), but cannot Improvement in operational lifespan can be expected. It should therefore preferably be the thickness of the outermost layer 0.05 µm or more can be set.

Examples 41 to 52 and Comparative Examples 11 and 12

Die Kontaktsubstrate, die in den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden waren, wurden in eine Vakuumkammer eingesetzt, und die Kammer wurde mit einer Ar-Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt und die Temperatur eines jeden Substrats wurde auf 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden die Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken mittels einem "0,5 kW-DC-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.The contact substrates used in Examples 1-16 were placed in a vacuum chamber and the chamber was made with an Ar atmosphere of 0.66 Pa loaded and the temperature of each substrate was raised Kept at 400 ° C. In this state, the Contact cladding layers with those shown in Table 4 Compositions and thicknesses using a "0.5 kW DC magnetron Sputtering process ".

Dann wurde Sauerstoff in die Kammer eintreten lassen, und der Partialdruck des Sauerstoffs wurde eingestellt. Es wurde ebenfalls das Target ausgewechselt, und Metalloxidschichten mit den in der Tabelle genannten Zusammensetzungen und Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten ausgebildet.Then oxygen was allowed to enter the chamber, and the partial pressure of oxygen was adjusted. It was also replaced the target, and with metal oxide layers the compositions and thicknesses given in the table as outermost layers on the contact cladding layers educated.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Tabelle 4 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an. The resulting contact materials were applied to the same way in terms of contact resistance and Operating lifetime measured as in the cases of the examples 1 to 16. Table 4 shows the results of the measurement collectively at.

Tabelle 4 Table 4

Wie aus dem Vergleich zwischen den Ergebnissen, die in der Tabelle 4 und der Tabelle 1 gezeigt sind ersichtlich ist, ist das Betriebsleben lang, obwohl die äußersten Schichten, Metalloxidschichten, auf den Oberflächen der Kontaktmantelschichten ausgebildet werden. In den Fällen der Vergleichsbeispiele 11 und 12, in denen die Dicken der äußersten Schicht nur 0,01 µm betragen, sind jedoch die vorgenannten Effekte nicht sehr auffallend.As from the comparison between the results in Table 4 and Table 1 are shown the operational life is long, although the outermost layers, Metal oxide layers, on the surfaces of the Contact jacket layers are formed. In the cases of Comparative Examples 11 and 12, in which the thicknesses of the outermost Layer are only 0.01 microns, but are the aforementioned Effects not very noticeable.

Examples 53 to 56 and Comparative Examples 13 and 14

Das Kontaktmaterial nach Beispiel 2 wurde bei den in Tabelle 5 gezeigten Temperaturen an der offenen Luft 24 Stunden lang erhitzt, wobei dessen Oberfläche oxidiert wurde. Die erhaltenen Hitze-behandelten Produkte wurden auf die gleiche Weise im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung gemessen wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 5 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung an. The contact material according to Example 2 was used in the Table 5 shown temperatures in the open air 24 hours heated for a long time, whereby its surface was oxidized. The The heat-treated products obtained were the same Way in terms of contact resistance and Operating lifetime measured as in the cases of the examples 1 to 16. Table 5 collectively shows the results of Measurement on.

Tabelle 5 Table 5

Wie aus den Ergebnissen die in Tabelle 5 gezeigt sind ersichtlich ist, wird die Betriebslebensleistung wie in den Fällen der Beispielen 41 bis 52 verbessert, obwohl die Kontaktmantelschichten einer Oxidationsbehandlung an der offenen Luft unterworfen werden. Das Material des Vergleichsbeispieles 13, dessen Oxidationstemperatur nur 70°C beträgt, ist zu dem Material nach Beispiel 2 in den Eigenschaften im wesentlichen äquivalent und weist keine Auswirkungen der Oxidationsbehandlung auf. Im Falle des Vergleichsbeispiels 14, bei dem die Oxidationstemperatur 500°C hoch ist, ist der Kontaktwiderstand andererseits zu hoch, und das Betriebsleben ist kurz. Daher wird die Temperatur für die Oxidationsbehandlung vorzugsweise auf 100 bis 400°C eingestellt.As from the results shown in Table 5 can be seen, the operational life performance as in the Cases of Examples 41 to 52 improved, although the Contact cladding layers of an oxidation treatment on the open Be subjected to air. The material of the comparative example 13, whose oxidation temperature is only 70 ° C, is to that Material according to Example 2 in the properties essentially equivalent and has no effects of the oxidation treatment on. In the case of Comparative Example 14, in which the Oxidation temperature is 500 ° C high, is the contact resistance on the other hand, it is too high and the operating life is short. Therefore the temperature for the oxidation treatment is preferably 100 set up to 400 ° C.

Examples 57 to 76 and Comparative Examples 15 to 19

Die Kontaktmaterialien A, die in Fig. 1 gezeigt sind, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 16 hergestellt, außer daß die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die in Tabelle 6 gezeigte Weise eingestellt wurde.The contact materials A shown in Fig. 1 were prepared under the same conditions as in Examples 1 to 16, except that the temperature of the contact substrate was adjusted in the manner shown in Table 6.

Zwanzig Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 6 zeigt kollektiv die Ergebnisse der Messung. Für die Betriebslebensleistung sind Mittelwerte und Standardabweichungen angegeben. Twenty contact materials were developed with regard to the Contact resistance and operating life performance on the same Way as measured in the cases of Examples 1 to 16. table 6 collectively shows the results of the measurement. For the Operating lifetime are averages and standard deviations specified.

Tabelle 6 Table 6

Wie aus der Tabelle 6 ersichtlich ist, ist die mittlere Schalthäufigkeit im Betriebsleben des Materials eines jeden Vergleichsbeispieles, bei dem die Schicht bei einer bei 200°C gehaltenen Kontaktsubstrattemperatur ausgebildet wurde, niedriger als diejenige des Materials eines jeden Beispiels.As can be seen from Table 6, the middle is Switching frequency in the operating life of the material of everyone Comparative example, in which the layer at a at 200 ° C. held contact substrate temperature was formed lower than that of the material of each example.

Darüber hinaus können die Materialien dieser Vergleichsbeispiele nicht als hoch zuverlässig betrachtet werden, da deren Standardabweichungen so groß sind, daß deren Lebenscharakteristiken Schwankungen unterliegen. Als die Kontaktmantelschichten dieser Materialien mikroskopisch nach der Herstellung beobachtet wurden, wurde festgestellt, daß viele von ihnen im wesentlichen aufgetrennt waren, und daß die Oberfläche des Kontaktsubstrates völlig von wenigen Mantel schichten bedeckt war.In addition, the materials of these comparative examples should not be considered highly reliable because of their Standard deviations are so large that their Life characteristics are subject to fluctuations. As the Contact cladding layers of these materials microscopically according to the Manufacturing has been observed, many of they were essentially separated, and that the surface of the contact substrate completely covered by a few cladding layers was.

Bei den Materialien derjenigen Beispiele, bei denen die Kontaktsubstrattemperatur auf 700°C gehalten wurde, wurde andererseits festgestellt, daß die Oberfläche des Kontaktsubstrates sicherer durch die Kontaktmantelschichten bedeckt war, als bei den Materialien mit bei 200°C gehaltener Kontaktsubstrattemperatur. Jedoch sind deren Betriebslebenseigenschaften schlechter, als diejenige der Materialien aus denjenigen Beispielen, bei denen die Kontaktsubstrattemperatur bei 300 bis 600°C gehalten wurde.In the materials of those examples in which the Contact substrate temperature was kept at 700 ° C was on the other hand found that the surface of the Contact substrates safer through the contact sheath layers was covered than with the materials kept at 200 ° C Contact substrate temperature. However, there are Operational life characteristics worse than that of Materials from those examples where the Contact substrate temperature was kept at 300 to 600 ° C.

Dies kann man dem Umstand zuschreiben, daß die Zusatzelemente aufgrund der hohen Kontaktsubstrattemperatur während der Filmausbildung erneut verdampfen, wodurch Schwankungen des Gehaltes an Zusatzelementen in dem Matrixmetall hervorgerufen werden.This can be attributed to the fact that the additional elements due to the high contact substrate temperature during the Evaporate film formation again, causing fluctuations in the Content of additional elements in the matrix metal will.

Demgemäß ist es anzuraten, die Temperatur des Kontaktsubstrates während der Filmausbildung innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.Accordingly, it is advisable to adjust the temperature of the Contact substrates during film formation within the Control range from 300 to 600 ° C.

Examples 77 to 96 and Comparative Examples 20 to 24

Die Kammer wurde mit einer (Ar + O₂) Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt, wobei die Kontaktsubstrate bei den in der Tabelle 7 gezeigten Temperaturen gehalten wurden, und die Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 7 gezeigt sind, wurden nach dem "0,5 kW-DC-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet. The chamber was with an (Ar + O₂) atmosphere of 0.66 Pa, the contact substrates at those in Table 7 temperatures shown were maintained, and the Contact cladding layers with the compositions and thicknesses that shown in Table 7, after the "0.5 kW DC magnetron Sputtering process ".

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften gemessen, einschließlich der mittleren Schalthäufigkeit und der Standardabweichung, und zwar auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 57 bis 76. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics measured, including the average switching frequency and the Standard deviation, in the same way as in the Examples 57 to 76. Table 7 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 7 Table 7

Wie aus der Tabelle 7 ersichtlich, können die Betriebslebenseigenschaften besser als in den Fällen der Materialien der Beispiele 57 bis 76 gemacht werden, in dem die Kontaktmantelschichten mit Sauerstoff dotiert werden. Jedoch werden sogar in diesem Fall die Betriebslebenseigenschaften verschlechtert, wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates während der Filmausbildung auf 200°C abgesenkt wird. Es ist daher anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur während der Filmausbildung innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.As can be seen from Table 7, the Operational life characteristics better than in the cases of Materials of Examples 57 to 76 are made in which the Contact cladding layers are doped with oxygen. However even in this case, the operational life characteristics deteriorates when the temperature of the contact substrate is lowered to 200 ° C during film formation. It is therefore advisable to keep the contact substrate temperature during the Film formation within the range of 300 to 600 ° C too Taxes.

Examples 97 to 109 and Comparative Examples 25 to 30

Die Matrixmetalle und Zusatzelemente, die in der Tabelle 8 gezeigt sind, wurden in jede der beiden Elektronenstrahlverdampfungsquellen in der Vakuumkammer eingesetzt, die zur Herstellung der Beispiele 1 bis 16 verwendet worden war, und jedes Kontaktsubstrat wurde auf der Temperatur von 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden Kontaktmantelschichten ausgebildet, die die in der Tabelle angegebenen Dicken aufwiesen.The matrix metals and additional elements in the table 8 were shown in each of the two Electron beam evaporation sources in the vacuum chamber used, used for the preparation of Examples 1 to 16 and each contact substrate was at temperature kept at 400 ° C. In this state Contact cladding layers formed, which are those in the table indicated thicknesses.

Jedes Matrixmetall wurde so verdampft, daß dessen Konzentration auf der Kontaktsubstratseite unter Bezugnahme auf die Ausrichtung in der Dicke einer jeden Kontaktmantelschicht 100 Atom-% betrug. Danach wurde die Verdampfung stufenweise zurückgefahren, so daß die Matrixmetallkonzentration auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht 0 Atom-% betrug. Auf diese Weise wurde ein Konzentrationsgradient in Richtung der Dicke der Kontaktmantelschicht ausgebildet. Bei diesem Verfahren wurde die Abscheidungsgeschwindigkeit für das Matrixmetall auf 24 Angström/Sekunde eingestellt.Each matrix metal was evaporated so that its Concentration on the contact substrate side with reference to the alignment in the thickness of each contact cladding layer Was 100 atomic%. After that, evaporation became gradual retracted so that the matrix metal concentration on the The surface of the contact cladding layer was 0 atomic%. To this A concentration gradient in the direction of the thickness of the Contact jacket layer formed. In this process, the Deposition rate for the matrix metal to 24 Angstrom / second set.

Andererseits war jedes Zusatzelement gemäß einem Konzentrationsgradienten derart verteilt, daß seine Konzentration an der Kontaktsubstratseite 0 Atom-% betrug und stufenweise anstieg, so daß sie auf der Oberfläche der Kontaktmantelschicht 100 Atom-% betrug. Auch in diesem Fall wurde die Abscheidungsgeschwindigkeit auf 20 Angströmen/Sekunde eingestellt.On the other hand, each additional element was in accordance with one Concentration gradients distributed such that its Concentration on the contact substrate side was 0 atomic% and gradually increased so that it is on the surface of the Contact cladding layer was 100 atomic%. In this case too the deposition rate to 20 angstroms / second set.

Daher hat jede resultierende Kontaktmantelschicht eine derartige Zusammensetzung, daß, das Zusatzelement in dem Matrixmetall enthalten ist. Jedoch weist das Zusatzelement einen Konzentrationsgradienten in Richtung der Dicke der Schicht auf. Insbesondere ist das Zusatzelement dichter auf der Kontaktsubstratseite als auf der Oberflächenseite verteilt.Therefore, each resulting contact cladding layer has one such a composition that the additional element in the Matrix metal is included. However, the additional element has one Concentration gradient in the direction of the thickness of the layer. In particular, the additional element is closer to the Contact substrate side as distributed on the surface side.

Diese Grundoperation wurde wiederholt, wobei laminierte Strukturen der Kontaktmantelschichten ausgebildet wurden. Tabelle 8 zeigt die Anzahl der laminierten Strukturen an.This basic operation was repeated, with laminated Structures of the contact cladding layers were formed. Table 8 shows the number of laminated structures.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie dies bei den Beispielen 57 bis 76 der Fall war. Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics measured in the same way as in Examples 57 until 76 was the case. Table 8 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 8 Table 8

Trotz des Konzentrationsgradienten des Zusatzelementes in jeder Kontaktmantelschicht ist, wie aus Tabelle 8 ersichtlich, die mittlere Schalthäufigkeit hoch und die Standardabweichung ist gering, wodurch zufriedenstellende Betriebslebenseigenschaften sichergestellt werden. In den Fällen der Vergleichsbeispiele 25 bis 30, bei denen die Kontaktmantelschichten relativ dünn sind, sind jedoch die Betriebslebenseigenschaften schlechter. Daher ist es anzuraten, die Schichtdicken auf 0,1 µm oder mehr einzustellen.Despite the concentration gradient of the additional element in As shown in Table 8, each contact cladding layer is the average switching frequency is high and the standard deviation is low, which makes it satisfactory Operational life characteristics are ensured. In the cases of Comparative Examples 25 to 30, in which the Contact cladding layers are relatively thin, but they are Operating life characteristics worse. It is therefore advisable set the layer thicknesses to 0.1 µm or more.

Examples 110 to 120 and Comparative Examples 31 and 32

Die Kontaktmantelschichten mit den Konzentrations gradienten für das Matrixmetall und das Zusatzelement wurden auf die gleiche Weise ausgebildet, wie bei den Beispielen 97 bis 109, außer daß die Temperatur des Kontaktsubstrates auf die in Tabelle 9 gezeigte Weise verändert wurde.The contact cladding layers with the concentration Gradients for the matrix metal and the additional element were created formed the same way as in Examples 97 to 109, except that the temperature of the contact substrate to the in Table 9 shown manner was changed.

Die resultierenden Kontaktmaterialen wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die selbe Weise wie in den Fällen der Beispiele 97 bis 109 gemessen. Tabelle 9 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics in the same way as in the cases of Examples 97 to 109 measured. Table 9 shows the results of the measurement collectively at.

Tabelle 9 Table 9

Wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates 200°C beträgt, steigt der Kontaktwiderstand an, während sich die Betriebslebenseigenschaften verschlechtern, wie dies aus Tabelle 9 ersichtlich ist. Wenn die Temperatur des Kontaktsubstrates 700°C erreicht, neigen die Betriebslebenseigenschaften zur Verschlechterung. Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperaturen innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C zu steuern.When the temperature of the contact substrate is 200 ° C, the contact resistance increases while the Operating life characteristics deteriorate, as shown in the table 9 can be seen. When the temperature of the contact substrate 700 ° C reached, the operating life characteristics tend to Deterioration. It is therefore advisable to Contact substrate temperatures within the range of 300 to To control 600 ° C.

Examples 121 to 133 and Comparative Examples 33 to 35

Die Kontaktmaterialien B, die in Fig. 2 gezeigt sind, wurden auf die folgende Weise hergestellt.The contact materials B shown in Fig. 2 were made in the following manner.

Die Kontaktsubstrate, die in den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden waren, wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die Kammer wurde mit einer (Ar + O₂) Atmosphäre von 0,66 Pa beschickt, und die Temperatur eines jeden Kontaktsubstrates wurde auf 400°C gehalten. In diesem Zustand wurden Kontaktmantelschichten mit den in der Tabelle 10 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken mittels einem "0,7 kW-RF-Magnetron- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.The contact substrates used in Examples 1-16 had been inserted into the vacuum chamber the chamber was with an (Ar + O₂) atmosphere of 0.66 Pa loaded, and the temperature of each contact substrate was kept at 400 ° C. In this state Contact cladding layers with those shown in Table 10 Compositions and thicknesses using a "0.7 kW RF magnetron Sputtering process ".

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen.The resulting contact materials were considered on the contact resistance and the service life on the measured in the same way as in the cases of Examples 1 to 16.

Die Tabelle 10 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. Table 10 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 10 Table 10

Wie aus Tabelle 10 ersichtlich, ist die Betriebslebensleistung einer jeden Kontaktmantelschicht wesentlich besser als in den Fällen der Vergleichsbeispiele 1 bis 5, die in Tabelle 1 gezeigt sind, selbst in dem Fall, in dem ein Oxid des Zusatzelementes in Matrixmetall enthalten ist. Wenn der Oxidgehalt zu niedrig oder zu hoch ist, wie etwa in den Fällen der Vergleichsbeispiele 33 und 34, steigt der Kontaktwiderstand an, und die Betriebslebensleistung wird unausweichlich schlechter. Daher sollte der Oxidgehalt in dem Matrixmetall auf 1 bis 50 Mol-% eingestellt werden.As can be seen from Table 10, the Service life of each contact cladding layer much better than in the cases of comparative examples 1 to 5 shown in Table 1 even in the case where an oxide of the additional element is contained in matrix metal. If the oxide content is too low or too high, such as in the Cases of comparative examples 33 and 34, the Contact resistance, and the operational life will inevitably worse. Therefore, the oxide content in the Matrix metal can be set to 1 to 50 mol%.

Sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch nach der Hitzebehandlung ist der Kontaktwiderstand des Kontaktmaterials eines jeden Beispieles geringer als derjenige des Kontaktmaterials eines jeden Vergleichsbeispiels.Both immediately after production and after Heat treatment is the contact resistance of the contact material of each example less than that of Contact material of each comparative example.

Examples 134 to 145 and Comparative Examples 36 to 37

Kontaktmantelschichten mit den in Tabelle 11 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden auf den Oberflächen der Kontaktsubstrate auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 ausgebildet. Dann wurde das Target ausgewechselt, und es wurden metallische Schichten, die die in Tabelle 11 gezeigten Dicken aufwiesen, als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten mittels dem "0,5 kW-DC-Magneton- Sputtering-Verfahren" ausgebildet.Contact cladding layers with those shown in Table 11 Compositions and thicknesses were on the surfaces of the Contact substrates in the same way as in the cases of Examples 121 to 133 are formed. Then the target replaced, and there were metallic layers that the in Thickness shown in Table 11, as outermost layers on the contact cladding layers using the "0.5 kW DC magneton Sputtering process ".

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 gemessen. Die Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on the contact resistance and the service life on the same manner as in the cases of Examples 121 to 133 measured. Table 11 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 11 Table 11

Examples 146 to 155 and Comparative Examples 38 to 39

Kontaktmantelschichten mit den Zusammensetzungen und Dicken, die in Tabelle 12 gezeigt sind, wurden auf den Oberflächen der Kontaktsubstrate auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 ausgebildet. Dann wurde das Target ausgewechselt, und die Metalloxidschichten mit den in Tabelle 12 gezeigten Zusammensetzungen und Dicken wurden als äußerste Schichten auf den Kontaktmantelschichten mittels dem "0,5 kW-DC-Magnetron-Sputtering-Verfahren" ausgebildet.Contact cladding layers with the compositions and Thicknesses shown in Table 12 were based on the Surfaces of the contact substrates in the same way as in in the cases of Examples 121 to 133. Then that became Target replaced, and the metal oxide layers with the in Compositions and thicknesses shown in Table 12 were as outermost layers on the contact jacket layers by means of the "0.5 kW DC magnetron sputtering method" trained.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebensleistung auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 121 bis 133 gemessen. Die Tabelle 12 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on the contact resistance and the service life on the same manner as in the cases of Examples 121 to 133 measured. Table 12 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 12 Table 12

Obwohl die metallischen Schichten oder Metalloxidschichten als die äußersten Schichten auf der Oberfläche der Kontaktmantelschichten ausgebildet sind, ist das Betriebsleben, wie aus den Tabellen 11 und 12 ersichtlich, länger als in den Fällen der Beispiele 121 bis 133, die keine solche Behandlung umfassen. Jedoch kann dieser Effekt nicht in zufriedenstellender Weise erzeugt werden, wenn die äußersten Schichten dünn sind.Although the metallic layers or Metal oxide layers as the outermost layers on the Surface of the contact cladding layers are formed, that is Operational life, as can be seen from Tables 11 and 12, longer than in the cases of Examples 121 to 133, which are none include such treatment. However, this effect cannot are produced satisfactorily when the outermost Layers are thin.

Examples 156 to 170 and Comparative Examples 40 to 47

Die Kontaktmaterialien C, die in Fig. 3 gezeigt sind, wurden auf die folgende Weise hergestellt.The contact materials C shown in Fig. 3 were made in the following manner.

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die bei den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden war, und sie wurden bei der Temperatur (600°C) gehalten, die in Tabelle 13 gezeigt ist. In diesem Zustand wurden von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle untere Schichten 2C₁ der in der Tabelle angegebenen Metalle bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet, die die in der Tabelle angegebenen Dicken aufwiesen. Dann wurde die Kontaktsubstrattemperatur auf 200°C eingestellt, und in diesem Zustand wurden obere Schichten 2C₂ der in der Tabelle angegebenen Elemente mit den in der Tabelle angegebenen Dicken einzeln auf den unteren Schichten 2C₁ mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet. Daher wurden die Kontaktmantelschichten 2C mit einer laminierten Struktur ausgebildet.The contact substrates were set in the vacuum chamber used in Examples 1 to 16 and were kept at the temperature (600 ° C) shown in Table 13. In this state, lower layers 2 C 1 of the metals specified in the table were formed by the electron beam evaporation source at a deposition rate of 20 angstroms / second, which had the thicknesses specified in the table. Then the contact substrate temperature was set to 200 ° C, and in this state, upper layers 2 C₂ of the elements shown in the table with the thicknesses shown in the table were individually formed on the lower layers 2 C₁ with a deposition rate of 20 angstroms / second. Therefore, the contact cladding layers 2 C were formed with a laminated structure.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16. Die Tabelle 13 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics measured in the same way as in the cases of the examples 1 to 16. Table 13 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 13 Table 13

Wenn die vorgenannte laminierte Struktur ausgebildet wird, ist, wie aus Tabelle 13 ersichtlich, die mittlere Schalthäufigkeit höher als in den Fällen des Kontaktmaterials nach den Beispielen 1 bis 16, die in Tabelle 1 gezeigt sind.When the aforementioned laminated structure is formed is, as can be seen from Table 13, the mean Switching frequency higher than in the cases of the contact material according to Examples 1 to 16 shown in Table 1.

Wenn sowohl die unteren als auch die oberen Schichten 2C₁ und 2C₂ dünner als 0,1 µm sind, erniedrigt sich die mittlere Schalthäufigkeit und die Standardabweichung steigt an, wie aus den Vergleich zwischen den Materialien der Beispiele und Vergleichsbeispiele ersichtlich, der in Tabelle 13 gezeigt ist.If both the lower and the upper layers 2 C₁ and 2 C₂ are thinner than 0.1 µm, the average switching frequency decreases and the standard deviation increases, as can be seen from the comparison between the materials of the examples and comparative examples, which is shown in Table 13 is shown.

Daher sollten die untere und die obere Schicht auf eine Dicke von 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.Therefore, the bottom and top layers should be of a thickness of 0.1 µm or more can be set.

Examples 171 to 181 and Comparative Examples 48 to 51

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer eingesetzt, die bei den Beispielen 1 bis 16 verwendet worden war, und sie wurden bei den in der Tabelle 14 gezeigten Temperaturen gehalten. In diesem Zustand wurden die unteren Schichten 2C₁ mit den in der Tabelle angegebenen Dicken bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet, indem die in der Tabelle angegebenen Metalle von der Elektronenstrahlverdampfungsquelle verdampft wurden. Dann wurden die Kontaktsubstrattemperaturen auf die in der Tabelle angegebenen Werte abgesenkt, und die in der Tabelle angegebenen Elemente wurden bei diesen Temperaturen verdampft. Daher wurden die oberen Schichten 2C₂ mit den in der Tabelle angegebenen Dicken als laminierte Strukturen bei einer Abscheidungs geschwindigkeit von 20 Angström/Sekunde ausgebildet.The contact substrates were placed in the vacuum chamber used in Examples 1-16 and were maintained at the temperatures shown in Table 14. In this state, the lower layers 2 C₁ were formed with the thicknesses shown in the table at a deposition rate of 20 angstroms / second by evaporating the metals shown in the table from the electron beam evaporation source. Then the contact substrate temperatures were reduced to the values given in the table and the elements shown in the table were evaporated at these temperatures. Therefore, the upper layers 2 C₂ were formed with the thicknesses given in the table as laminated structures at a deposition rate of 20 angstroms / second.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 untersucht. Tabelle 14 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics in the same way as in the cases of Examples 1 to 16 examined. Table 14 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 14 Table 14

Wie aus Tabelle 14 ersichtlich, schwanken der Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften der Kontaktmaterialien beträchtlich, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen den Temperaturen der Kontaktsubstrate für die Ausbildung der oberen und unteren Schichten.As can be seen from Table 14, the Contact resistance and the operating life characteristics of the Contact materials considerably, depending on that Relationship between the temperatures of the contact substrates for the formation of the upper and lower layers.

Was die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der unteren Schichten betrifft, zeigt z. B. der Vergleich zwischen Beispiel 171 und Vergleichsbeispiel 48 an, daß der Kontaktwiderstand höher und die Betriebslebenseigenschaften schlechter sind, wenn die Temperatur bei 200°C gehalten wird, als wenn sie bei 400°C gehalten wird. Das gleiche gilt für das Verhältnis zwischen den Fällen der Temperaturen von 900°C (Vergleichsbeispiel 49) und 800°C (Beispiel 172). Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der unteren Schichten innerhalb des Bereiches von 400 bis 800°C zu steuern.As for the contact substrate temperature for the formation of the concerns lower layers, shows e.g. B. the comparison between Example 171 and Comparative Example 48 indicate that the Contact resistance higher and the operating life characteristics are worse if the temperature is kept at 200 ° C, as if it is kept at 400 ° C. The same goes for that Relationship between the cases of temperatures of 900 ° C (Comparative Example 49) and 800 ° C (Example 172). Therefore, it is to advise the contact substrate temperature for the formation of the lower layers within the range of 400 to 800 ° C Taxes.

Was die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der oberen Schichten betrifft, zeigt andererseits der Vergleich zwischen Beispiel 173 und Vergleichsbeispiel 50 an, daß der Kontaktwiderstand höher und die Betriebslebenseigenschaften schlechter sind, wenn die Temperatur bei 30°C liegt, als wenn sie bei 50°C liegt. Das gleiche gilt für das Verhältnis zwischen den Fällen der Temperaturen von 550°C (Vergleichsbeispiel 51) und 500°C (Beispiel 174) . Daher ist es anzuraten, die Kontaktsubstrattemperatur für die Ausbildung der oberen Schichten innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C zu steuern.As for the contact substrate temperature for the formation of the On the other hand, the comparison shows that the upper layers are concerned between Example 173 and Comparative Example 50 that the Contact resistance higher and the operating life characteristics are worse if the temperature is 30 ° C than if it is at 50 ° C. The same applies to the relationship between the cases of temperatures of 550 ° C (Comparative Example 51) and 500 ° C (Example 174). Therefore, it is to advise the contact substrate temperature for the formation of the upper layers within the range of 50 to 500 ° C Taxes.

Examples 182 to 189 and Comparative Examples 52 to 57

Die Kontaktsubstrate wurden in die Vakuumkammer auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 16 eingesetzt, und sie wurden bei der in der Tabelle angegebenen Temperatur (400°C) gehalten.The contact substrates were placed in the vacuum chamber on the same way as used in Examples 1 to 16, and them were at the temperature given in the table (400 ° C) held.

Dann wurde die gleiche Grundoperation wie für die Beispiele 97 bis 109 ausgeführt, um die unteren Schichten auszubilden, die die Zusammensetzungen, Dicken und Anzahlen laminierter Strukturen aufwiesen, wie sie in Tabelle 15 gezeigt sind. Danach wurde die Kontaktsubstrattemperatur auf 200°C abgesenkt und dabei gehalten, wonach die oberen Schichten der in der Tabelle angegebenen Elemente mit dem in der Tabelle angegebenen Dicken einzeln auf den unteren Schichten ausgebildet wurden. Die Abscheidungsgeschwindigkeit für die Ausbildung der oberen Schichten wurde auf 25 Angström/Sekunde eingestellt.Then the same basic operation as for the Examples 97 to 109 run the lower layers train the compositions, thicknesses and numbers had laminated structures as shown in Table 15 are. After that, the contact substrate temperature was raised to 200 ° C lowered and held, after which the upper layers of the in elements specified in the table with the elements specified in the table specified thicknesses are formed individually on the lower layers were. The deposition rate for the formation of the upper layers were set at 25 angstroms / second.

Demgemäß hat jede Kontaktmantelschicht, die so erhalten wurde, eine laminierte Struktur, einschließlich einer unteren Struktur, die einen Konzentrationsgradienten für ein Zusatzelement aufweist und eine obere Schicht, die aus dem Zusatzelement zusammengesetzt ist.Accordingly, each contact cladding layer thus obtained was a laminated structure, including a lower one Structure that has a concentration gradient for a Has additional element and an upper layer, which from the Additional element is composed.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 16 gemessen. Tabelle 15 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics in the same way as in the cases of Examples 1 to 16 measured. Table 15 shows the results of the measurement collectively at.

Tabelle 15 Table 15

Wie aus Tabelle 15 ersichtlich, weisen die Kontaktmaterialien, die auf diese Weise hergestellt wurden, ebenfalls gute Betriebslebenseigenschaften auf. Der Vergleich zwischen den Materialien der Beispiele und der Vergleichsbeispiele zeigt an, daß die mittlere Schalthäufigkeit abgesenkt ist, und daß die Standardabweichung erhöht ist, d. h. die Betriebslebenseigenschaften sind verschlechtert, wenn die Dicke der oberen Schicht vermindert wird. Daher sollte die Dicke der oberen Schicht auf 0,1 µm oder mehr eingestellt werden.As can be seen from Table 15, the Contact materials made in this way also have good operational life characteristics. The comparison between the materials of the examples and the Comparative examples indicate that the average switching frequency is lowered, and that the standard deviation is increased, i. H. the operational life characteristics are deteriorated when the Thickness of the top layer is reduced. Hence the thickness the upper layer can be set to 0.1 µm or more.

Examples 190 to 199 and Comparative Examples 58 to 59

Die Kontaktmantelschichten wurden auf die gleiche Weise ausgebildet, wie in den Fällen der Beispiele 182 bis 189, außer daß die Temperaturen der Kontaktsubstrate für die Ausbildung der oberen und unteren Schichten auf die in Tabelle 16 gezeigte Weise verändert wurden.The contact cladding layers were made in the same way trained, as in the cases of Examples 182 to 189, except that the temperatures of the contact substrates for the formation of the upper and lower layers to that shown in Table 16 Ways have been changed.

Die resultierenden Kontaktmaterialien wurden im Hinblick auf den Kontaktwiderstand und die Betriebslebenseigenschaften auf die gleiche Weise gemessen, wie in den Fällen der Beispiele 182 bis 189. Tabelle 16 zeigt die Ergebnisse der Messung kollektiv an. The resulting contact materials were considered on contact resistance and operational life characteristics measured in the same way as in the cases of the examples 182 to 189. Table 16 shows the results of the measurement collectively.

Tabelle 16 Table 16

Auch in diesem Fall kann, wie aus Tabelle 16 ersichtlich, der Kontaktwiderstand gesenkt werden, die mittlere Schalthäufigkeit kann gesteigert werden, und die Standardabweichung kann vermindert werden, indem die Kontaktsubstrattemperatur innerhalb des Bereiches von 300 bis 600°C bei der Ausbildung der oberen Schichten und innerhalb des Bereiches von 50 bis 500°C bei der Ausbildung der unteren Schichten, wie in den Fällen der Beispiele 171 bis 181 gesteuert wird.In this case too, as can be seen from Table 16, the contact resistance can be lowered, the middle Switching frequency can be increased, and the Standard deviation can be reduced by using the Contact substrate temperature within the range of 300 to 600 ° C in the formation of the upper layers and within the Range of 50 to 500 ° C in the formation of the lower Layers controlled as in the cases of Examples 171-181 becomes.

Examples 197 to 220 and Comparative Examples 60 to 67

Verschiedene Kontaktmaterialien (Schutzrohrstifte) wurden nach dem Verfahren hergestellt, das im Zusammenhang mit den Beispielen 1 bis 16 beschrieben ist.Different contact materials (protective tube pins) were manufactured according to the procedure associated with the Examples 1 to 16 is described.

Wenn die jeweiligen Oberflächen der Kontaktmantelschichten der erhaltenen Kontaktmaterialien mikroskopisch beobachtet wurden, wurden Oxidpartikel mit Durchmessern mehrerer Mikrometern erkannt.If the respective surfaces of the Contact cladding layers of the contact materials obtained were observed microscopically, using oxide particles Diameters of several micrometers recognized.

Dann wurden die Kontaktmaterialien zusammen mit einen N₂-Gas hermetisch in abgedichtete Behälter eingekapselt, wodurch eingekapselte Kontakte (Schutzrohrschalter) ausgebildet wurden.Then the contact materials along with one N₂ gas hermetically encapsulated in sealed containers, whereby encapsulated contacts (protective tube switch) were formed.

Die so erhaltenen eingekapselten Kontakte wurden einer elektrischen Entladungsbehandlung zu den in den Tabellen 17 und 18 genannten Bedingungen unterworfen. Die in den Tabellen 17 und 18 gezeigten Vergleichsbeispiele sind Fälle, in denen die Kontakte keiner elektrischen Entladungsverfahrensweise unterzogen wurden.The encapsulated contacts thus obtained became one electrical discharge treatment to those in Tables 17 and 18 subject to the conditions mentioned. The in tables 17 and 18 comparative examples shown are cases in which the Contacts no electrical discharge procedure have undergone.

Nachfolgend wurden die eingekapselten Kontakte in Bezug auf die Betriebslebenseigenschaften wie folgt untersucht.Below, the encapsulated contacts were referenced examined for operational life characteristics as follows.

Niederbelastungslebensleistungstest: Eine Spannung von 5 V wurde an die eingekapselten Kontakte angelegt, und die Kontakte wurden bei 100 Hz wiederholt mittels eines 40 At (Amperewindungen, "ampere-turn") -Antriebsmagnetfeldes auf eine solche Weise betätigt, daß sie mit einem 100 µA-Strom versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges, die vor dem Auftreten von Störungen wiederholbar war, wurde gemessen.Low load life performance test: A voltage of 5V was applied to the encapsulated contacts, and the contacts were repeated at 100 Hz using a 40 at (Ampere-turns, "ampere-turn") drive magnetic field on a operated in such a way that it supplied with a 100 uA current were, and the frequency of switching, which before Occurrence of disorders was measured was measured.

Hochbelastungslebensleistungstest: Bei Raumtemperatur wurden die anderen eingekapselten Kontakte außer denjenigen der Beispiele 206, 207, 208 und 211 wiederholt bei 10 Hz mittels eines 40 AT (Amperewindungen, "ampere-turn")-Antriebsmagnetfeldes auf eine solche Weise betätigt, daß sie mit einer Stromstärke von 100 µA bei 0,5 A versorgt wurden, und die Häufigkeit des Schaltvorganges, die vor dem Auftreten von Störungen wiederholt wurde, wurde gemessen.Heavy duty life performance test: At room temperature the other encapsulated contacts other than those of the Examples 206, 207, 208 and 211 are repeated at 10 Hz using a 40 AT (ampere-turns, "ampere-turn") drive magnetic field actuated in such a way that they operate with a current of 100 µA were supplied at 0.5 A, and the frequency of Switching process that is repeated before the occurrence of faults was measured.

Bei beiden dieser Lebensleistungstests ist der Zeitpunkt des Auftretens von Störungen ein Zeitpunkt, zu dem der Schaltvorgang ein Versagen erleidet, oder zu dem der Widerstand an der Elektrode des eingekapselten Kontaktes 1Ω oder mehr erreicht.The timing of both of these life performance tests is timed the occurrence of faults a time at which the Switching operation suffers a failure, or to which the resistance 1Ω or more at the electrode of the encapsulated contact reached.

Die Tabellen 17 und 18 zeigen die Ergebnisse der Messung kollektiv an.Tables 17 and 18 show the results of the measurement collectively.

Die Schutzrohrschalter des Beispiels 202 und des Vergleichsbeispiels 61 wurden der selben Vorgehensweise wie bei den vorgenannten Niederbelastungslebensleistungstest unterworfen, und der Widerstand an der Elektrode eines jeden Schalters wurde gemessen. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Messung ausgedrückt als Verhältnis zwischen der Schalthäufigkeit und dem Widerstand.The protection tube switches of Example 202 and Comparative Example 61 were subjected to the same procedure as in the aforementioned low-load life performance test, and the resistance at the electrode of each switch was measured. Fig. 5 shows the results of measurement expressed as a ratio between the switching frequency and the resistor.

In Fig. 5 stellen die weißen Kreise den Fall des Schutzrohrschalters des Beispiels 202 dar, und die weißen Quadrate stellen den Fall des Schutzrohrschalters des Vergleichsbeispiels 61 dar.In FIG. 5, the white circles represent the case of the protective tube switch of Example 202, and the white squares represent the case of the protective tube switch of Comparative Example 61.

Wie aus den in den Tabellen 17 und 18 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, weisen die eingekapselten Kontakte der Beispiele, die einem elektrischen Entladungsverfahren unterzogen worden sind, wesentlich bessere Lebenseigenschaften auf, als die eingekapselten Kontakte der Vergleichsbeispiele. Eine stabilisierte Betriebslebensleistung unter hoher Belastung benötigt wenigstens die Stabilisierung der Niederbelastungsbetriebslebensleistung. Beim Niederbelastungs lebensleistungstest ist der Widerstand am Kontakt eines jeden Beispiels, wie aus Fig. 5 ersichtlich, bei Vergleich mit der Schalthäufigkeit stetiger als derjenige eines jeden Vergleichsbeispieles. Daher kann der Schaltvorgang eines jeden eingekapselten Kontaktes stabilisiert werden, indem der Kontakt einem elektrischen Entladungsverfahren vor dem tatsächlichen Gebrauch unterworfen wird, wie etwa im Falle jedes Beispiels.As can be seen from the results shown in Tables 17 and 18, the encapsulated contacts of the examples that have been subjected to an electrical discharge process have significantly better living properties than the encapsulated contacts of the comparative examples. A stabilized operating life performance under high load requires at least the stabilization of the low-load operating life performance. In the low load life performance test, the resistance at the contact of each example, as shown in FIG. 5, is more constant than that of each comparative example when compared with the switching frequency. Therefore, the switching operation of each encapsulated contact can be stabilized by subjecting the contact to an electrical discharge process before actual use, such as in the case of each example.

Der eingekapselte Kontakt des Beispiels 202 wurde der gleichen Betriebsweise wie in dem vorgenannten Hoch belastungslebensleistungstest unterzogen, und der Widerstand am Kontakt wurde gemessen. Fig. 6 zeigt das Verhältnis zwischen der Schalthäufigkeit und dem Widerstand. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, erfreut sich der eingekapselte Kontakt von Beispiel 202 einem Betriebslebenpegel von zwanzig Millionen Malen, wenn er als Schalthäufigkeit ausgedrückt wird. Daher ist der eingekapselte Kontakt, der gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, so ausgelegt, daß der Widerstand an ihm sowohl beim Hoch- als auch beim Niederbelastungslebensleistungstest stabil ist. The encapsulated contact of Example 202 was subjected to the same operation as in the aforementioned high load life test, and the resistance at the contact was measured. Fig. 6 shows the relationship between the switching frequency and the resistance. As can be seen in Figure 6, the encapsulated contact of Example 202 enjoys an operating life level of twenty million times when expressed as the number of starts. Therefore, the encapsulated contact made according to the method of the present invention is designed so that the resistance thereon is stable in both the high and low load life test.

Obwohl die eingekapselten Kontakte der oben beschriebenen Beispiele solche sind, die einem elektrischen Entladungsverfahren unterzogen worden sind, ist es offensichtlich, daß nicht entladene eingekapselte Kontakte die gleichen Effekte wie oben gesagt nur hervorrufen können, wenn sie einem elektrischen Entladungsverfahren vor der Verwendung ausgesetzt werden. Selbst nachdem die Verwendung begonnen hat, können die eingekapselten Kontakte darüber hinaus die gleichen Ergebnisse erzeugen, wenn sie einem elektrischen Entladungsverfahren während der Verwendung ausgesetzt werden.Although the encapsulated contacts described above Examples are those that are electrical It has undergone discharge processes obvious that unloaded encapsulated contacts the can only produce the same effects as mentioned above if an electrical discharge process before use get abandoned. Even after usage started, the encapsulated contacts can also be the same Generate results when they are electrical Discharge procedures may be suspended during use.

Claims

1. Encapsulated contact material comprising:
at least one contact cladding layer formed by covering the surface of a contact substrate, the contact cladding layer comprising an essential matrix formed from at least one element selected from a group consisting of Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W , and wherein the matrix is doped with 0.5 to 50 atomic% of at least one element selected from a group consisting of Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Includes Sb and Bi, and
wherein the contact cladding layer has a thickness of 0.1 µm or more.

2. Encapsulated contact material comprising:
at least one contact cladding layer formed by covering the surface of a contact substrate, the contact cladding layer comprising an essential matrix formed from at least one element selected from a group comprising Mo, Zr, Nb, Hf, Ta and W , wherein the matrix is doped with 0.1 to 50 mol% of an oxide of at least one element selected from a group consisting of Zn, Cd Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Includes Sb and Bi, and
wherein the contact cladding layer has a thickness of 0.1 µm or more.

3. Encapsulated contact material comprising:
at least one contact cladding layer formed by covering the surface of a contact substrate, the contact cladding layer having a laminated structure comprising at least one lower layer formed of at least one member selected from a group consisting of Mo, Zr, Nb , Hf, Ta and W and at least one upper layer formed from at least one element selected from a group consisting of Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As , Sb and Bi includes, and
wherein the lower and upper layers each have a thickness of 0.1 µm or more.

4. The encapsulated contact material of claim 1, wherein the contact cladding layer has a concentration gradient in this way has at least the one element that from a group is selected, the Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb and Bi includes occurs more densely on the surface side.

5. Encapsulated contact material according to claim 1 or 2, wherein the contact cladding layer contains 1 to 40 atomic% oxygen is endowed.

6. Encapsulated contact material according to claim 1, 2 or 3, wherein the surface of the contact cladding layer with a outermost layer, which is coated from a metal or a metal oxide is formed, and the thickness of 0.05 microns or more.

7. Manufacturing process for an encapsulated Contact material after the formation of the contact cladding layer Claim 1 or 2 on the surface of the contact substrate comprises, wherein the temperature of the contact substrate within the Range of 300 to 900 ° C is controlled.

8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the Temperature of the contact substrate within the range of 300 is controlled up to 600 ° C.

9. Manufacturing process for an encapsulated Contact material after the formation of the contact cladding layer Claim 3 on the surface of the contact substrate on a such way that the temperature of the contact substrate is controlled within the range of 300 to 600 ° C if the bottom layer is formed, and within the area from 50 to 500 ° C when the upper layer is formed.

10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the Temperature of the contact substrate within the range of 400 is controlled to 800 ° C when the lower layer is formed becomes.

11. A method of manufacturing an encapsulated contact comprising:
encapsulating an encapsulated contact material together with an inert gas in a sealed container,
and electrically discharging the encapsulated contact material.

12. A method of using an encapsulated contact comprising:
electrically discharging an encapsulated contact material during or before using an encapsulated contact formed from an encapsulated contact material that is encapsulated with an inert gas in a sealed container.